激光選區(qū)熔化技術(shù)(Selective Laser Melting,SLM)作為最具潛力的增材制造方法之一,擁有廣闊的應(yīng)用前景。Inconel 718合金在高溫條件下具有良好的組織穩(wěn)定性和綜合力學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工和醫(yī)用材料等領(lǐng)域。目前,在對(duì)激光選區(qū)熔化過(guò)程的研究中,沒(méi)有合適的儀器能夠捕捉在激光與粉末相互作用區(qū)內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜物理、化學(xué)以及冶金現(xiàn)象。應(yīng)用模擬仿真再現(xiàn)這一過(guò)程,實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化對(duì)于增材制造領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和行業(yè)應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以激光選區(qū)熔化成形Inconel 718鎳基高溫合金熔池內(nèi)的微觀現(xiàn)象為研究對(duì)象,應(yīng)用有限元模擬軟件COMSOL Multiphysics中的傳熱模塊和層流模塊,建立三維瞬態(tài)有限元模型,研究激光選區(qū)熔化過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)熔池溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、熔池尺寸和形貌產(chǎn)生的影響,并通過(guò)激光選區(qū)熔化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模擬結(jié)果。在三維模型建立的過(guò)程中,綜合考慮了激光與多孔粉床之間的相互作用、粉末材料物相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的熱物理性能變化、熔池表面張力梯度引起的Marangoni效應(yīng)、粉末材料在激光能量作用下產(chǎn)生的熔化、蒸發(fā)和凝固等現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:隨著激光連續(xù)掃描...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 激光選區(qū)熔化技術(shù)(Selective Laser Melting,SLM)
        1.2.1 技術(shù)原理
        1.2.2 技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用
    1.3 Inconel718 合金
        1.3.1 性質(zhì)與特征
        1.3.2 Inconel718 合金的激光選區(qū)熔化成形
    1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 研究?jī)?nèi)容
第2章 有限元建模與分析過(guò)程
    2.1 假設(shè)
    2.2 物理模型開(kāi)發(fā)
    2.3 控制方程
    2.4 移動(dòng)熱源模型的加載
    2.5 初始條件和邊界條件
        2.5.1 初始條件
        2.5.2 邊界條件
    2.6 熱物性參數(shù)
    2.7 材料的相變
    2.8 數(shù)值模擬
    2.9 本章小結(jié)
第3章 Inconel718 合金激光選區(qū)熔化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)校核
    3.1 實(shí)驗(yàn)條件
        3.1.1 激光選區(qū)熔化成形設(shè)備
        3.1.2 粉末材料
        3.1.3 基板材料
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
    3.3 顯微組織分析方法
        3.3.1 光學(xué)顯微鏡(OM)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 激光選區(qū)熔化熔池溫度場(chǎng)模擬和工藝參數(shù)研究
    4.1 Marangoni效應(yīng)對(duì)激光選區(qū)熔化加工過(guò)程的影響
    4.2 熔池溫度分布和熔池形貌特征
    4.3 工藝參數(shù)對(duì)熔池?zé)嵝袨楹统叽缧蚊驳挠绊?br>        4.3.1 激光功率對(duì)熔池?zé)嵝袨榧俺叽缧蚊驳挠绊?br>        4.3.2 掃描速度對(duì)熔池?zé)嵝袨楹统叽缧蚊驳挠绊?br>        4.3.3 搭接率對(duì)熔池?zé)嵝袨楹统叽缧蚊驳挠绊?br>        4.3.4 粉層厚度對(duì)熔池?zé)嵝袨楹统叽缧蚊驳挠绊?br>    4.4 本章小結(jié)
第5章 激光選區(qū)熔化過(guò)程流場(chǎng)模擬和成形機(jī)理分析
    5.1 蒸發(fā)對(duì)激光選區(qū)熔化加工過(guò)程的影響
    5.2 熔池內(nèi)熔體流動(dòng)和缺陷形成機(jī)理
        5.2.1 熔池相場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析
        5.2.2 熔池流場(chǎng)分析
    5.3 蒸發(fā)對(duì)熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
        5.3.1 不同激光功率下蒸發(fā)的影響
        5.3.2 不同掃描速度下蒸發(fā)的影響
    5.4 蒸發(fā)對(duì)熔池尺寸和形貌的影響
        5.4.1 蒸發(fā)對(duì)熔池尺寸的影響
        5.4.2 蒸發(fā)對(duì)熔池形貌的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和科研成果
致謝



本文編號(hào)：3894736