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】：

圖１．?２激光增材制造系統(tǒng)示意圖Ｗ

?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

??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)】：
期刊論文
[1]Data-driven evaluation of fatigue performance of additive manufactured parts using miniature specimens[J]. H.Y.Wan,G.F.Chen,C.P.Li,X.B.Qi,G.P.Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(06)
[2]Effect of scanning strategy on grain structure and crystallographic texture of Inconel 718 processed by selective laser melting[J]. H.Y.Wan,Z.J.Zhou,C.P.Li,G.F.Chen,G.P.Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[3]小尺度CA6NM馬氏體不銹鋼樣品疲勞性能評價研究[J]. 馬也飛,宋竹滿,張思倩,陳立佳,張廣平.  金屬學(xué)報. 2018(10)
[4]材料3D打印技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 黃衛(wèi)東.  新型工業(yè)化. 2016(03)
[5]高性能金屬構(gòu)件的激光增材制造[J]. 林鑫,黃衛(wèi)東.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2015(09)
[6]Geometrical Scale-Sensitive Fatigue Properties of Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si Alloys With α/β Lamellar Microstructures[J]. B.Zhang,Z.M.Song,L.M.Lei,L.Kang,G.P.Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2014(12)
[7]西安交通大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 盧秉恒.  中國工程科學(xué). 2013(01)
[8]Tensile and Fatigue Properties of Free-Standing Cu Foils[J]. Caiyun Dai, Xiaofei Zhu and Guangping Zhang Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2009(06)
[9]激光快速成形過程中316L不銹鋼顯微組織的演變[J]. 林鑫,楊海歐,陳靜,黃衛(wèi)東.  金屬學(xué)報. 2006(04)
[10]金屬材料快速凝固激光加工與成形[J]. 王華明,張凌云,李安,蔡良續(xù),湯海波.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2004(10)



本文編號：3371972