冷噴涂增材制造作為一種新興的材料制造技術(shù),憑借制備過程無氧化、無相變、對制備材料尺寸無限制以及可以對材料進行修復(fù)等優(yōu)勢引起了人們的廣泛關(guān)注。但是由于冷噴涂是一種固態(tài)沉積技術(shù),顆粒-顆粒之間的結(jié)合主要是物理結(jié)合,如機械互鎖等,這導(dǎo)致顆粒界面之間結(jié)合較差,材料內(nèi)部缺陷密度較高,因此材料的力學(xué)性能較差,這限制了冷噴涂增材制造的應(yīng)用。本文圍繞提高冷噴涂增材制造的塊體材料力學(xué)性能展開,選取常見的鋁硅合金A380為原料,通過冷噴涂增材制造的方式制備了塊體材料,并研究熱處理、熱軋以及添加硬質(zhì)相等方法對材料微觀組織和力學(xué)性能的影響,提出了有效提高材料力學(xué)性能的方法。首先研究了后續(xù)退火熱處理對材料性能的影響。噴涂態(tài)A380塊體材料強度很低且呈脆性,選擇合適的熱處理制度對其進行熱處理,可以消除噴涂態(tài)材料的加工硬化、改善顆粒-顆粒之間的界面結(jié)合狀態(tài)并消除微孔,從而一定程度提高材料的力學(xué)性能。然而材料的力學(xué)性能仍與鑄造A380材料有明顯的差距,無法使其達到工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),這是由于單一熱處理無法大幅改變沉積顆粒的變形行為和愈合顆粒邊界處的大尺寸孔隙所致。研究了熱軋制對冷噴涂增材制造A380材料微觀組織和力學(xué)性能的... 

【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)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＬＢＭ機器的示意圖（左），以及零件制備迭代的三個流程步驟的示意圖（右）

?第１章緒論???１．２所示。粉末層的厚度一般為５０￣２００?ｐｍ，根據(jù)設(shè)置好的ＣＡＤ數(shù)據(jù)采用電子束??為熱源熔化粉末。電子束在電子槍中產(chǎn)生，然后以６０?ｋｖ的加速電壓加速，通過??電磁透鏡聚焦，通過磁掃描線圈定向到板上ｘ－ｙ平面上所需的位置［１６］。電子束的??功率、聚焦和掃描速度分別取決于選擇的束流、聚焦偏移和速度函數(shù)［１７］。首先，??用散焦光束對粉床表面進行多次掃描，對粉床進行預(yù)熱。根據(jù)文獻報道，當(dāng)采用??高達３０?ｍＡ的高射束電流和大約１０４?ｍｍ／ｓ的掃描速度時，Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ的粉末材料??的溫度可以達到７００°Ｃ以上［１８＿２（）］，而Ｃｕ的溫度可以達到５５０°Ｃ［２１］。然后進行熔??體掃描過程，為了保證金屬粉末的完全熔化，在掃描中，按照一定的掃描順序，??將掃描速度和波束電流分別降低到１〇２?ｍｍ／ｓ和５？１０?ｍＡ左右［１９］。與ＬＢＭ工藝??類似，隨后將構(gòu)建板放低，并繼續(xù)輸送金屬粉末。粉末鋪展一掃描最上層一降低??構(gòu)建板的過程重復(fù)進行，直到零件完成。整個過程的操作環(huán)境最佳真空度小于??１（Ｔ２?Ｐａ，通過在熔化過程中向工作區(qū)注入氦氣，系統(tǒng)內(nèi)的壓力增加到約ＩＰａ，從??而避免了粉末顆粒的帶電，并增強了熔體的熱傳導(dǎo)和冷卻［１６，１９］。??，ｌｉｂ?ｆ，??Ｉ?Ｔｒｙ?ｎｒＴＹＴＴＩ?Ｉ?￥ＹＹｙ？Ｔｒ?Ｉ?ｉ?＼?ｆ??ｆ?……??Ｉ??圖１．２?ＥＢＭ機器的示意圖［１５］，?１：電子槍，２：透鏡系統(tǒng)，３：偏轉(zhuǎn)透鏡，４：帶有原料??的粉盒，５：耙子，６：建筑構(gòu)件，７：裝配臺。??３??

?第１章緒論???３）金屬激光沉積工藝??在ＬＭＤ工藝中，零件是通過熔化金屬表面和同時施放金屬粉末來制造的。??熔池的能量來自于Ｎｄ：ＹＡＧ、二極管或Ｃ０２激光器，并通氬氣或氦氣保護以防止??氧化，金屬粉末由同軸的多個噴嘴供給［２２＿２３］。與基于粉末床的技術(shù)相比，ＬＭＤ??具有較高的制備速度并可以制備更大體積的零部件。通過調(diào)控ＬＭＤ過程的主要??參數(shù)如光斑大孝掃描速度和激光功率等，ＬＭＤ的制備速度可以高達３００?ｃｍ３／ｈ。??具體的設(shè)備示意圖如圖１．３所示。??ＬＡＳＥＲ?Ｂｅａｍ?Ｇｕｉｄａｎｃｅ?Ｓｙｓｔｅｍ??■■Ｉ?Ｘ??Ｗ［?Ｃａｒｒｉｅｒ?Ｇａｓ??Ｗｒ＼??Ｌｅｎｓ??ｍ?ｍｍ?ＰＯＷＤＥＲ?ＳＵＰＰＬＹ??ＤＥＰＯＳＩＴＯＮ?ＨＥＡＤ?＾Ｘ，，，?＾??ＡＭ?ＤＥＰＯＳＩＴ??ｉ?ｉ??圖１．３?ＬＭＤ設(shè)備示意圖［２２］。??以上三種基于高能束流的增材制造技術(shù)目前己經(jīng)得到了深入的研宄和廣泛??的應(yīng)用。目前，鈦及其合金、鋼、某些鋁合金和鈷合金、鎳合金以及鎂合金材料??己可以使用這些方法制備并優(yōu)化［２４］。其中，鈦及其合金是各種行業(yè)中常用的高性??能材料［２５＿２６］，它們的特點是加工成本高，采用傳統(tǒng)制造方法的加工周期長，通過??增材制造方法可以實現(xiàn)以較低的成本生產(chǎn)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并減少材料的浪費。目??前增材制造制備丁丨［１３］和Ｔｉ６Ａ１４Ｖ［２７］在航空航天和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的得到了廣泛的??商業(yè)應(yīng)用。除此之外，增材制造技術(shù)還常用于制備奧氏體不銹鋼［２８１、馬氏體時效??鋼［２９］、沉淀硬化不銹鋼［３（）］和工具鋼［３１］等。增材制造制備的鎮(zhèn)基高溫合金（Ｉｎｃｏｎｅｌ??６２５［

【參考文獻】：
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本文編號：3444877