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選區(qū)激光熔化成形Inconel 718合金組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)行為研究

發(fā)布時間:2021-08-30 03:31
  選區(qū)激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)技術(shù)因具有高度自由化設(shè)計、個性化定制、復(fù)雜形狀零部件一體化成形以及研發(fā)市場化周期短等優(yōu)勢,近年來受到了航空航天、能源、生物醫(yī)用、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的廣泛關(guān)注。然而,欲實現(xiàn)SLM技術(shù)從研發(fā)真正走向市場化應(yīng)用,仍然存在許多關(guān)鍵性的問題有待被解決。本論文以SLM技術(shù)制備的燃?xì)廨啓C(jī)葉片用Inconel 718合金為研究對象,圍繞SLM成形制備、后處理以及合金部件認(rèn)證評價整個過程中涉及的若干共性科學(xué)問題開展了相關(guān)研究。本研究對于澄清SLM成形工藝-組織結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能間關(guān)系、探索合金力學(xué)性能優(yōu)化策略以及建立合金部件力學(xué)性能認(rèn)證評價標(biāo)準(zhǔn)具有重要理論意義和實際參考價值。論文獲得如下主要結(jié)果:1.考察了兩類掃描方式(同層往復(fù)掃描、相鄰層旋轉(zhuǎn)0°(SSX)和90°(SS XY))對SLM成形Inconel 718合金組織結(jié)構(gòu)和室溫力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)在固定的激光束能量密度(74.2 J/mm3)下,通過將掃描方式由相鄰層旋轉(zhuǎn)0°變?yōu)?0°,可使合金由弱的晶體學(xué)織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)的立方織構(gòu),其原因在于掃描方式改變了胞狀枝晶生長行為和競爭晶粒生長... 

【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】:185 頁

【學(xué)位級別】:博士

【部分圖文】:

選區(qū)激光熔化成形Inconel 718合金組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)行為研究


圖1.?2激光增材制造系統(tǒng)示意圖W

制造技術(shù),航天,在航,能源


?第1章緒論???圖1.3激光增材制造技術(shù)在航空航天、能源、生物醫(yī)用以及汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。??Fig.?1.?3?The?application?of?LAM?processes?in?the?aerospace,?energy,?biomedical?and??automobile?industries?(https://3dprint.com/127906/ge-smart-factory/,??https://3dprint.com/164121/siemens-gas-turbine-blades/).??技術(shù)制備的燃油噴嘴將會被裝備在下一代LEAP發(fā)動機(jī)上[12]。隨后,2017年,??德國西門子(Siemens)公司宣布其制備出的3D打印燃?xì)廨啓C(jī)葉片成功通過了滿??負(fù)荷測試,并將其裝配在SGT型工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上[13]。2018年,Siemens公司宣??布其利用SLM技術(shù)制備的SGT-700燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器在意昂(E.0N)集團(tuán)位于德??國的聯(lián)合循環(huán)電廠中己安全運(yùn)行長達(dá)一年時間(約8000小時)[|4]。以上應(yīng)用表??明,在某些關(guān)鍵行業(yè)及領(lǐng)域,金屬增材制造技術(shù)正從研發(fā)逐步走向市場化應(yīng)用。??1.2?Inconel?718合金組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性??Incoenl?718合金自1962年問世以來,因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、良好的焊??接性能以及耐腐蝕和抗氧化性能,被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)以及其它??高溫結(jié)構(gòu)部件中[5,15,16]。11^〇1^1718合金是一類典型的鎳基高溫合金,其名義化??學(xué)成分為:51Ni-22Fe-19Cr-5Nb-3Mo-lCo,具體的元素成分及規(guī)定含量見表1.2。??其名義彈性模

示意圖,交互作用,激光,粉末


??選區(qū)激光溶化技術(shù)(Selective?Laser?Melting,?SLM)是利用高能量激光束,逐層逐??道快速熔化金屬粉末,實現(xiàn)復(fù)雜形狀零部件一體化成形的一類增材制造技術(shù)[2()_23]。??與傳統(tǒng)鑄態(tài)和鍛態(tài)合金相比,SLM成形合金內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)存在顯著差異【24]。由??于在SLM成形過程中,高能量密度的激光束在極短時間和極小區(qū)域(熔池)內(nèi)??與金屬粉末顆粒發(fā)生交互作用,其所引起的高溫度梯度和高冷卻速率,使得SLM??成形合金的微觀結(jié)構(gòu)顯著細(xì)化,組織較為致密,且無宏觀偏析,如圖1.4所示。??Laser?beam?f-?^????????????Powder?——?'??;??????A?'??Melt?poo、????^??Deposited?layer?.?Mush??Re-melted?zone??Previous?.ayers?_??二一二H;!?'?么:.,?i??圖1.4激光與金屬粉末交互作用示意圖W。??Fig.?1.?4?Schematic?illustration?of?the?interaction?of?laser?power?and?powder*4*.??由于激光束能量呈高斯分布,因而在垂直于激光束掃描方向的截面上通常會??留下“魚鱗狀”的熔池形貌特征,如圖1.5所示[25]。華中科技大學(xué)史玉升教授團(tuán)??隊將SLM產(chǎn)生的多層多道熔池界面總結(jié)為以下兩種類型(見圖1.5(a)):?—種是??沿著打印方向(Z軸),層與層的熔池之間相互搭接形成的冶金學(xué)界面,稱為層-??層(Layer-by-layer)界面;另一種是在垂直于打印方向的水平面上,道與道的溶??池之

【參考文獻(xiàn)】:
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本文編號:3371972

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