激光选区熔化成形Inconel 718表面精度控制与组织性能优化

来源 :上海第二工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chengkemin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,增材制造(Additive Manufacturing,AM)凭借其近净成形、快速凝固、“自由制造”等诸多优势,受到学术界及工业界的高度重视,已在航空、航天、国防、军工等诸多领域实现典型应用。尽管如此,增材制造在上述领域的广泛使用仍然面临着增材制造材料存在成形件精度不足、组织缺陷及性能不足等共性技术问题。针对上述共性技术问题,为进一步研究出应用于航空航天等领域的高性能Inconel718合金,本论文基于激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)技术,从激光扫描次数、激光重熔工艺参数和Ti2AlC陶瓷颗粒掺杂改性三个方面对激光选区熔化成形Inconel 718合金进行系统研究,主要研究内容如下:研究不同激光扫描次数(1次、2次、3次)对SLM成形Inconel 718合金表面粗糙度、孔隙率、胞状组织、显微硬度及拉伸性能的影响。研究表明:随着激光扫描次数的增加,试样表面粗糙度呈现出先减小后增大的趋势,在2次扫描后,球化效应明显改善,此时可以获得最低表面粗糙度,为1.679μm。随着扫描次数的增加,孔隙率降低,胞状组织尺寸增大,试样的显微硬度呈先增大后降低的趋势,在2次扫描时,可以获得最大的显微硬度,为302.6 HV0.5。抗拉强度随着扫描次数的增加而增大,与孔隙率的下降趋势可以相互印证。综合考虑上述因素及打印效率与成本控制,确定在2次扫描基础上开展后续研究。在2次扫描基础上,研究激光重熔工艺参数(重熔激光功率、重熔扫描速度)对Inconel 718合金表面粗糙度、孔隙率、显微组织及显微硬度的影响。研究表明:适当提升重熔激光功率可有效改善试样孔洞、球化等缺陷,进而改善试样孔隙率、表面粗糙度及显微硬度。在重熔激光功率为285 W时,取得最低表面粗糙度值1.679μm。重熔扫描速度的增加可以细化胞状组织尺寸,但会导致试样表面粗糙度增大、孔隙率增加,并降低显微硬度。在960 mm/s的重熔扫描速度下,可以获得最低孔隙率0.097%和最高显微硬度302.6 HV0.5。综上,确认优化后的重熔工艺参数为:285 W,960 mm/s。在激光扫描次数、激光重熔工艺参数优化的基础上,进一步研究Ti2AlC陶瓷颗粒掺杂改性对激光选区熔化成形Inconel 718合金组织性能影响,研究表明:Ti2AlC增强颗粒的加入在一定程度上可以细化晶粒,从而提升Inconel 718合金的力学性能。添加3%(质量分数)的Ti2AlC增强颗粒,复合材料的显微硬度提升了14.3%,室温抗拉强度提升18.4%,高温(650℃)抗拉强度提升18.6%。添加6%(质量分数)的Ti2AlC增强颗粒,复合材料的显微硬度提升28.1%,室温抗拉强度提升35.7%,高温(650℃)抗拉强度提升38.6%。同时,相对于Inconel 718合金0.081 g平均磨损失重,添加3%(质量分数)的Ti2AlC增强颗粒成形的复合材料磨损失重为0.0082 g,摩擦磨损性能也大幅度提升。因此,确认3%(质量分数)为较优的Ti2AlC添加量。总结而言,本文在激光扫描次数、激光重熔工艺参数和Ti2AlC陶瓷颗粒掺杂改性三个方面对激光选区熔化成形Inconel 718合金表面精度、组织和性能进行优化的研究,可为激光选区熔化成形Inconel 718合金的在航空航天领域实际应用提供一定的理论及工艺指导。
其他文献
开发具有高活性和长期耐久性的低成本电催化剂是直接醇类燃料电池商业化的关键。本文制备了碳基贵金属催化剂并研究它们在碱性条件下对甲醇、乙醇的电催化氧化性能。主要结果如下:(1)以NH2-rGO为载体制备了不同Pt/Ni比的PtNi纳米粒子(PtNi/NH2-rGO)。在碱性条件下,Pt8Ni2/NH2-rGO对甲醇电催化氧化的质量比活性(1.57 Amg-1)分别为商业Pt/C(0.71 Amg-1)
学位
近年来随着经济的快速发展和电子信息技术的不断提高,电子产品日益增长的更新换代速度也使得电子废弃物增长迅速。与此同时,在国际环境和新冠疫情的影响下,整个社会行业正面临着芯片短缺的严重困境。在此背景下,无损拆解技术应运而生,其不仅可以提升电子废弃物的回收再利用价值,还可以缓解当前芯片短缺的压力,有助于国家绿色低碳循环发展经济体系的建设发展,也为碳达峰、碳中和的实现提供新的方案和思路。在电子废弃物中,废
学位
对二维材料的研究要追溯到十九世纪初期,它是由单层或少几层原子层组成的晶体材料。由于二维层状材料中普遍存在着稳定性较差的问题。因此近些年来,石墨烯由于优秀的光学、电学、电化学、传热等特性,获得了许多科学工作者的关注。石墨烯的发现,掀起了原子级薄膜材料研究的热潮。同时,石墨烯的零带隙也大大地限制了它在光电方面的发展。因此,人们开始不断寻找能够代替石墨烯的二维材料,MoS2开始进入大家的视野。MoS2是
学位
近年来,中国的环境污染问题愈发严重,频繁的交通运输活动排放了大量的污染物,成为污染环境和能源消耗的主要源头。新能源汽车的出现改变了能源消费结构,有效缓解了环境压力,其发展与回收利用颇受党和政府的重视。我国新能源汽车自2014年进入爆发增长阶段,根据交通管理局数据显示,截至2021年12月底,我国新能源汽车的保有量高达784万辆。新能源汽车发展较为迅速,废旧动力电池的回收市场潜力巨大。但我国的废旧动
学位
全无机卤化物钙钛矿材料(CsPbX3,X=Cl,Br,I)具有元素组成和粒径可调的特点,同时具有载流子迁移率长、光吸收系数高、发射光谱窄等优异的光学性能。此外,均匀的形态、大的激子结合能和低的陷阱密度能够实现高光致发光量子效率。但全无机钙钛矿量子点对水、空气等外界环境特别敏感,不利于全无机钙钛矿量子点在各个领域的应用,因此,如何提高全无机钙钛矿量子点的稳定性是其能否商业化的关键。本文通过离子掺杂、
学位
近年来,随着我国经济发展水平的提高、人口数量的增长以及大量工业技术的引进,垃圾的数量也逐年增加。这些垃圾对生态环境和人们的健康产生了越来越严重的影响。针对上述现状,我国开始实施垃圾分类政策。垃圾分类不但可以实现垃圾减量化,还能将垃圾资源化。但传统垃圾分类大多通过人工分拣方式进行,该方法存在费时费力等问题。而深度学习在计算机视觉领域已经得到了广泛的应用,这给如何高效的进行垃圾图像分类提供了一种新颖的
学位
软硬互层顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响,并且失稳机理十分复杂,难以进行针对性的防治。针对软硬互层顺层岩质边坡稳定性的影响因素,通过FLAC3D进行数值模拟,从岩层倾角、软硬岩层厚度比和岩性组合进行了研究。计算结果表明:随着岩层倾角的增大,顺层边坡从整体呈推移式破坏转向沿软硬岩接触面分层滑动;软岩和硬岩厚度的增加均会导致边坡稳定性下降,但是硬岩厚度大时,边坡主要沿软岩夹层滑动;黏聚力对边坡稳定性
期刊
随着我国工业的快速发展,在工业生产过程中排放的挥发性有机物(VOCs)所引起的大气污染越来越受到国家的关注与重视。紫外光催化氧化耦合生物滴滤工艺对于生物法难以降解的VOCs和高浓度VOCs治理有着很好的发展前景。本研究以甲苯为目标污染物,通过紫外光催化氧化与生物滴滤塔耦合技术降解甲苯气体。探究紫外光催化氧化作为预处理技术对于生物滴滤降解甲苯气体的影响与作用,对进气浓度、进气量、相对湿度等参数对去除
学位
我国早期电子废弃物的不规范拆解造成了拆解地土壤重金属污染和植被破坏等生态环境问题,土壤依靠自身条件很难快速地进行植被恢复。污泥高温处理渣是污泥无害化的产物,可用作土壤改良剂和重金属钝化剂,这既实现了污泥资源化利用,也为加速土壤植被恢复提供了有利条件。本文首先以两种污泥高温处理渣(热解渣和好氧发酵渣)为研究对象,分析了理化性质、有机质和矿物组成;然后以浙江台州市某电子废弃物拆解场地土壤为研究对象,通
学位
随着室内空气污染而引起的疾病越来越多,具代表性的室内挥发性有机污染物(VOCs)——甲苯,备受关注。然而光催化技术作为目前绿色、理想的净化VOCs的技术仍然面临着许多挑战,并且含有1%或者更多TiO2粉末状混合物已在2020年2月被欧盟正式列为2类致癌物。因此本论文提出构筑三维多孔的整体式光催化剂的思路,以提高气-固传质效率和回收利用率;并通过引入光催化助剂或修饰金属有机骨架材料(MOF)以改善半
学位