【摘 要】
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激光成形技术也称3D打印技术,是一种全新的快速制造方法,是航空、航天、机械制造等多个领域关注的热点,其主要分为激光金属直接成形与选区激光熔化两种工艺。目前激光金属直接成形制备铝合金的研究较少,而选区激光熔化成形制备铝合金也主要集中在工艺优化的研究,未对样品在制备后组织演化规律进行深入研究。基于此,本文采用两种不同激光成形技术制备铝合金以及铝基复合材料。研究了两种不同激光成形制备铝合金的缺陷、组织差
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激光成形技术也称3D打印技术,是一种全新的快速制造方法,是航空、航天、机械制造等多个领域关注的热点,其主要分为激光金属直接成形与选区激光熔化两种工艺。目前激光金属直接成形制备铝合金的研究较少,而选区激光熔化成形制备铝合金也主要集中在工艺优化的研究,未对样品在制备后组织演化规律进行深入研究。基于此,本文采用两种不同激光成形技术制备铝合金以及铝基复合材料。研究了两种不同激光成形制备铝合金的缺陷、组织差异、成型规律。明确了铝基复合材料中的增强相颗粒对样品组织的影响,为激光成形技术制备铝合金以及铝基复合材料提供理论依据和积累了实验数据,具有一定的理论和实际意义。本文利用激光金属直接成形技术制备铝合金,研究了不同的工艺参数以及材料相容性对缺陷的影响。通过对润湿角的测量以及分析,发现激光功率P=900 w,扫描速度v=200mm/min时,球化现象最轻;如果金属粉末与基板为同种材料,则球化现象有所减轻。在选区激光熔化成形制备铝合金的研究中,主要分析了缺陷产生的机理并进行了工艺参数的优化,在激光功率P=370 w,扫描速度v=1300 mm/s时,获得了缺陷率最低的样品。分析了两种不同激光成形技术制备铝合金以及铝基复合材料组织形貌与演化规律。利用激光金属直接成形制备铝合金时,其组织包括α-Al枝晶与Al-Si共晶组织,共晶Si会随着扫描速度的降低产生粗化现象。在选区激光熔化制备铝合金时,基体A1以胞状晶的形式生长,共晶Si分布在晶界处。与激光金属直接成形相比,选区激光熔化具有更快的冷却速度,因此在胞状晶内Si元素分布均匀。在选区激光熔化制备铝基复合材料中,增强相颗粒的加入不会引起组织形貌和成份的变化,但是增强相颗粒的加入会使得晶粒产生明显的细化,同时也会导致内应力的增多以及织构强度的削弱。通过研究选区激光熔化成形制备铝合金以及铝基复合材料的力学性能发现,延伸率与铝合金中的缺陷率有关,而微弱织构的存在不会对力学性能产生明显影响。获得的样品的抗拉强度在360 MPa左右,延伸率最高为8.0%。随着铝基复合材料中的TiB2颗粒含量的增多,其抗拉强度由384MPa增加值至400MPa,但其延伸率由7.8%降低至4.9%,通过公式计算得出增强体和基体结合力为106 MPa,结合方式为机械结合。
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