【摘 要】
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TC21是一种具有高强度、高韧损伤容限型的α+β两相钛合金,传统铸造的TC21合金存在成形周期长、材料利用率低等缺点。为避免上述缺点,可采用新型的激光选区熔化技术（SLM）。本文采用粉末状TC21材料,研究SLM对TC21合金组织、性能的影响以及对成形过程进行模拟。实验结果表明:（1）TC21合金的显微组织主要是由片层状α′晶粒组成,成形过程中,随着激光功率的增加,样品的粗糙度、晶粒尺寸总体上呈现
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TC21是一种具有高强度、高韧损伤容限型的α+β两相钛合金,传统铸造的TC21合金存在成形周期长、材料利用率低等缺点。为避免上述缺点,可采用新型的激光选区熔化技术（SLM）。本文采用粉末状TC21材料,研究SLM对TC21合金组织、性能的影响以及对成形过程进行模拟。实验结果表明:（1）TC21合金的显微组织主要是由片层状α′晶粒组成,成形过程中,随着激光功率的增加,样品的粗糙度、晶粒尺寸总体上呈现减小的趋势。当激光功率为170 W时试样的表面形貌最好,致密度最高,致密度最高达到98.65%,晶粒尺寸和粗糙度均最小,分别为0.94μm和9.16μm。（2）研究了激光功率对TC21合金试样的显微硬度、拉伸性能和电化学腐蚀性能的影响,并结合激光功率对TC21合金组织的影响,确定样品成形最佳工艺参数。当功率为170W时的合金其腐蚀电位Ecorr=-0.207 V、电流密度icorr=4.470×10-2 A·cm-2,此时试样具有良好的抗腐蚀性能,样品形成最稳定最耐腐蚀的氧化膜,最不易发生腐蚀。而且此合金试样硬度最高,达到543 HV,其拉伸试样的抗拉强度为1346.63 MPa,屈服强度为1232.4 MPa,延伸率为1.8%,此时试样的耐腐蚀性能和力学性能均最好。因此,当功率170 W,速度400mm·s-1,间距0.07 mm,铺粉层厚0.02 mm,能量密度303.57 J·mm-3时性能最佳。（3）在实验结果的基础上,使用ANSYS对SLM成形TC21合金进行温度场数值模拟。结果表明,为保证成形样品的整体质量,SLM成形试样的激光功率范围应控制在120 W～170W,扫描速度设置为400 mm·s-1,铺粉厚度为0.02 mm,进一步验证了实验参数范围的可行性。该论文有图39幅,表8个,参考文献109篇。
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