本文關(guān)鍵詞：鎳合金零件激光熔覆成形工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光熔覆成形技術(shù)具有成形速度快,材料適用范圍廣,制造柔性高等優(yōu)點,能夠制造出在傳統(tǒng)加工方式下難以加工的零件。但是,由于熔覆成形過程涉及多個工藝參數(shù)的相互耦合,同時金屬粉末快速熔化、凝固以及熔池內(nèi)存在高溫高熱、對流傳質(zhì)等現(xiàn)象,使得成形質(zhì)量很難控制。因此,研究工藝參數(shù)對成形精度、成形組織及其性能的影響規(guī)律對于提高成形質(zhì)量具有重要意義。本文討論了目前激光熔覆成形精度控制、成形質(zhì)量控制和多孔零件成形的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,建立了單道熔覆層形貌預(yù)測模型、多道搭接熔覆搭接率預(yù)測與修正模型以及三維實體成形過程中Z軸單層抬升量預(yù)估計模型,通過實驗研究了工藝參數(shù)對熔覆層宏觀形貌、熔覆層組織形態(tài)、力學性能等方面的影響規(guī)律。主要包括以下內(nèi)容:首先,基于熔池能量輸入與熔覆層寬度的關(guān)系建立了熔覆層形貌預(yù)測的數(shù)學模型,確立了工藝參數(shù)與熔覆層形貌的函數(shù)關(guān)系,能夠直觀地反映工藝參數(shù)對熔覆層形貌的影響,可以用于優(yōu)化工藝參數(shù)獲得所需要的熔覆層形貌。對于精度要求更高的場合,建立了基于ANSYS瞬態(tài)溫度場的幾何形貌數(shù)值模擬。然后,分析了工藝參數(shù)對多道搭接熔覆層高度均勻性的影響,確定了工藝參數(shù)與多道搭接率的匹配關(guān)系,建立了搭接率預(yù)測與修正模型,提高了熔覆層表面平整性能。在單道熔覆和多道搭接基礎(chǔ)上進行多層堆積熔覆成形實驗,建立了Z軸單層抬升量預(yù)估計模型,可確保成形件的宏觀尺寸精度。同時,通過掃描路徑控制法,進行多孔件激光熔覆成形實驗,研究了不同偏移距對孔隙度和通孔率的影響規(guī)律,研究結(jié)果為多孔件的制備提供了實驗依據(jù)。最后,對熔覆層金相組織進行觀察,測量了熔覆層不同位置處的顯微硬度,同時還進行了多孔鎳合金壓縮性能實驗。研究表明:激光熔覆成形過程中的溫度梯度(G)和熔池凝固速率(R)的比值(G/R)決定著熔覆層組織形態(tài)和顯微硬度,G/R值越小,熔覆組織越細密,硬度越大,G/R值越大,熔覆組織越粗大,硬度越小;建立了孔隙度與壓縮彈性模量之間聯(lián)系,通過調(diào)節(jié)孔隙度可以獲得期望的壓縮彈性模量。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆成形 形貌預(yù)測 成形精度 組織形態(tài) 顯微硬度 壓縮性能
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 研究背景與課題來源9-10
• 1.2 激光熔覆成形技術(shù)研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 激光熔覆成形技術(shù)機理及特點10-12
• 1.2.2 激光熔覆成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 激光熔覆成形技術(shù)的影響因素14-15
• 1.2.4 激光熔覆成形精度控制研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 激光熔覆成形組織及性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 多孔零件激光熔覆成形研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 論文主要內(nèi)容與總體結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4.1 論文的主要內(nèi)容19-20
• 1.4.2 論文的總體結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 Ni60合金單道熔覆工藝實驗與幾何形貌預(yù)測21-42
• 2.1 引言21
• 2.2 工藝參數(shù)對單道熔覆層形貌變化規(guī)律的研究21-27
• 2.2.1 實驗設(shè)備21-22
• 2.2.2 實驗材料22-23
• 2.2.3 實驗參數(shù)及其結(jié)果23-24
• 2.2.4 實驗結(jié)果討論分析24-27
• 2.3 基于激光能量輸入的熔覆層幾何形貌預(yù)測27-34
• 2.3.1 形貌預(yù)測中的若干問題及解決方法27-31
• 2.3.2 幾何形貌數(shù)學預(yù)測模型31-33
• 2.3.3 理論預(yù)測與實驗結(jié)果對比分析33-34
• 2.4 基于ANSYS瞬態(tài)溫度場的幾何形貌數(shù)值模擬34-41
• 2.4.1 基本假設(shè)35
• 2.4.2 數(shù)學模型35-36
• 2.4.3 材料參數(shù)及邊界條件確定36-37
• 2.4.4 模型的建立、求解及結(jié)果分析37-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 致密與多孔零件激光熔覆成形實驗研究42-61
• 3.1 引言42
• 3.2 單層多道搭接熔覆工藝研究42-53
• 3.2.1 搭接率的定義42-43
• 3.2.2 搭接率優(yōu)選判據(jù)43-45
• 3.2.3 工藝參數(shù)對熔覆層高度均勻性的影響分析45-53
• 3.3 多層堆積熔覆成形實驗研究53-56
• 3.3.1 Z軸單層抬升量的確定53-54
• 3.3.2 實驗驗證54-56
• 3.4 多孔鎳合金的制備研究56-60
• 3.4.1 多孔成形原理57
• 3.4.2 孔隙度、通孔率測量57-58
• 3.4.3 實驗結(jié)果及其分析58-60
• 3.5 本章小結(jié)60-61
• 第四章 激光熔覆成形微觀組織及力學性能分析61-74
• 4.1 引言61
• 4.2 性能檢測方法61-63
• 4.2.1 熔覆組織檢測61
• 4.2.2 顯微硬度檢測61-62
• 4.2.3 壓縮實驗62-63
• 4.3 工藝參數(shù)對熔覆層組織與顯微硬度的影響63-70
• 4.3.1 工藝參數(shù)對熔覆層組織的影響63-68
• 4.3.2 工藝參數(shù)對熔覆層顯微硬度的影響68-70
• 4.4 多孔鎳合金壓縮性能實驗70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 總結(jié)與創(chuàng)新點74-75
• 5.1.1 本文總結(jié)74-75
• 5.1.2 創(chuàng)新點75
• 5.2 研究展望75-76
• 參考文獻76-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文與獲得的榮譽82-84

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