激光熔化沉積技術(shù)作為一種高性能金屬構(gòu)件的增材制造技術(shù),具有制備周期短、材料利用率高、工序簡單等優(yōu)點,近年來得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。然而由于激光熔化沉積技術(shù)具有快速非平衡凝固、定向凝固等特征,其顯微組織存在溶質(zhì)和第二相偏析、粗大柱狀晶外延生長的共性問題,這些問題制約著材料的性能以及應(yīng)用。深化對顯微組織特征的認識和掌握有效的顯微組織調(diào)控手段對于促進激光熔化沉積技術(shù)的應(yīng)用以及材料開發(fā)具有重要意義。本文以典型V-5Cr-5Ti（BCC）和316L（FCC）合金為研究對象,采用固溶+時效處理的方法,對激光熔化沉積V-5Cr-5Ti合金中出現(xiàn)的溶質(zhì)及第二相偏析進行調(diào)控,研究了不同固溶和時效溫度對微觀組織、第二相偏析的影響規(guī)律;采用在激光熔化沉積過程中耦合超聲振動的方法,對316L不銹鋼的外延柱狀晶生長進行調(diào)控,研究了不同超聲功率對晶粒形態(tài)尺寸、凝固組織形成機制以及晶粒生長特性的影響。主要研究結(jié)果如下:激光熔化沉積V-5Cr-5Ti合金的顯微組織中存在著大量沿晶界和枝晶界網(wǎng)狀偏析分布的Ti-（CNO）片狀第二相。首先對該合金在800℃、1000℃、1200℃、1400℃和1560℃的溫度下進行固溶處... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１激光熔化沉積示意圖Ａ??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｄｅｏｓｉｔｉｏｎ??

?激光熔化沉積釩合金及３１６Ｌ不銹鋼的微觀組織調(diào)控研究???－＾３妙鉗ｆｅｄ??＾丨叫丨丨丨丨丨丨丨丨丨上丨丨丨屮川＾胃＾ｓｃ?（?－?ｍ?Ｘ??Ｉ?ｊｉｍ丨仙ｔｉｉ＿＂？讓ｗ？＂?＿二，＿ＪＬ－?ｔＶ?＿??圖１．２?ＬＭＤ技術(shù)制備的工程樣件??（ａ）（ｃ）鎳基合金單晶葉片維修件丨６丨；（ｂ）（ｄ）鈦合金大型關(guān)鍵整體主承力構(gòu)件問??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＩＶＩＤ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．?（ａ）（ｃ）?Ｎｉｃｋｅｌ?ａｌｌｏｙ?ｂｌａｄｅｓ??ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；?（ｂ）（ｄ）?Ｔｉｔａｎｉｕｍ?ａｌｌｏｙ?ｌａｒｇｅ?ｋｅｙ?ｉｎｔｅｇｒａｌ?ｍａｉｎ?ｂｅａｒｉｎｇ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??然而由于激光熔化沉積技術(shù)具有快速非平衡凝固、力熱耦合和瞬態(tài)加熱循環(huán)等諸多??獨有的特征，是一個非常復(fù)雜的物理冶金過程，一直以來存在著長期制約技術(shù)成熟和規(guī)??模應(yīng)用的材料科學(xué)共性問題，比如溶質(zhì)和第二相偏析、粗大柱狀晶外延生長等。這些顯??微組織特征既與具體的工藝參數(shù)、材料特性有關(guān)，也受控于更深層次的非平衡凝固條件、??元素擴散和晶粒競爭生長等科學(xué)問題。對這些關(guān)鍵共性問題的認識和研宄是解除激光熔??化沉積技術(shù)發(fā)展制約，迅速拓寬應(yīng)用場景的重要步驟。因此本文選擇典型的Ｖ－５Ｃｒ－５Ｔｉ??（ＢＣＣ）和３１６Ｌ?（ＦＣＣ）合金，旨在對激光熔化沉積合金顯微組織的溶質(zhì)及第二相偏析、??粗大柱狀晶外延生長等共性問題和調(diào)控手段進行研宄和分析，以期獲得新的認識。??下文首先總結(jié)了?ＬＭＤ過程中不同材料體系中溶質(zhì)及第二相偏析、粗大柱狀晶外延??

?激光熔化沉積釩合金及３１６Ｌ不銹鋼的微觀組織調(diào)控研究???■■??圖１．４激光熔化沉積Ｖ－５Ｃｒ－５Ｔｉ合金中的第二相偏析ｌｙｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ?ｏｆ?ｖａｎａｄｉｕｍ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??（３）鎳基合金：??ｒＮ７ｉ?８合金是一種ｒ和：ｒ相強化的富含鈮元素的鎳鉻鐵合金，其基體為奧氏體結(jié)構(gòu)，??具有良好的成形性、耐腐蝕性和力學(xué)性能，在航空航天產(chǎn)業(yè)，特別是現(xiàn)代航空發(fā)動機中??具有非常重要的應(yīng)用ＩＭ。在激光快速制造ＩＮ７１８合金的過程中，熔池固－液界面的大量??元素擴散會導(dǎo)致嚴重的枝晶間元素偏析，合金中的鈮元素作為不溶性合金元素，在凝固??階段會通過共晶Ｌａｖｅｓ／ｙ反應(yīng)【ｕ］，偏析生成塊狀或粗大的Ｌａｖｅｓ相脆性析出物（如圖１．５??所示），Ｌａｖｅｓ相富集的大量鈮元素又使基體中的鈮元素產(chǎn)生貧化，降低了鎳合金的力學(xué)??性能并引起組織開裂。??ＭＢ—??圖１．５激光熔化沉積鎳合金中的Ｌａｖｅｓ相偏析??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｌａｖｅｓ?ｐｈａｓｅ?ｏｆ?ｎｉｃｋｅｌ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??由此可見，對于激光熔化沉積技術(shù)而言，對于大部分合金（釩基和鎳基合金），當(dāng)??溶質(zhì)和第二相在晶界／枝晶界偏析時，合金內(nèi)部會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中和缺陷聚集，造成??合金中的薄弱位置。部分偏析分布的元素會在合金基體中形成有害的析出物或相，引起??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂合金晶粒細化方法研究進展[J]. 張玲,李英龍.  鑄造. 2019(11)
[2]激光選區(qū)熔化316L不銹鋼的組織與性能[J]. 滕寶仁,張瑋,尚青亮,包崇軍,李昕,黎振華.  熱加工工藝. 2019(10)
[3]選區(qū)激光熔化成形與熱軋316L不銹鋼的組織與性能[J]. 譚峰亮,蔣博文,汪力,李鴻娟,邢煜林.  鑄造技術(shù). 2018(12)
[4]激光增材制造鋁鋰合金的熱處理組織及TB相析出[J]. 焦世坤,劉少印,劉棟,程序.  中國激光. 2018(05)
[5]沉積效率對激光近凈成形316L不銹鋼組織及性能的影響[J]. 苗佩,牛方勇,馬廣義,呂建忠,吳東江.  光電工程. 2017(04)
[6]超聲振動輔助激光金屬成形IN718沉積態(tài)組織及性能的研究[J]. 王潭,張安峰,梁少端,嚴深平,張連重,李滌塵.  中國激光. 2016(11)
[7]材料3D打印技術(shù)的研究進展[J]. 黃衛(wèi)東.  新型工業(yè)化. 2016(03)
[8]高性能大型金屬構(gòu)件激光增材制造:若干材料基礎(chǔ)問題[J]. 王華明.  航空學(xué)報. 2014(10)
[9]超聲場下激光熔凝過程中熔池流場分析[J]. 李新宇.  應(yīng)用激光. 2014(03)
[10]增材制造（3D打印）技術(shù)發(fā)展[J]. 盧秉恒,李滌塵.  機械制造與自動化. 2013(04)

碩士論文
[1]超聲輔助鈦合金激光沉積修復(fù)機理研究[D]. 岳耀猛.沈陽航空航天大學(xué) 2016



本文編號：3366807