【摘 要】
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大型构件（如飞机框、梁等）由于受到毛坯制备和机械加工的限制,往往需要通过连接技术来实现最终的成形,连接技术种类很多。激光增材连接技术具有突破连接厚度限制、提高连接精度等优势,但在连接过程中组织存在晶粒粗大等缺陷,导致连接件的力学性能降低。本文采用超声场作为辅助能量场来调控连接件的组织与性能。论文主要研究内容及结果如下:对超声场的波形及幅值分布进行数值仿真,结果表明,当以垂直基板法向方向施加超声场时
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大型构件（如飞机框、梁等）由于受到毛坯制备和机械加工的限制,往往需要通过连接技术来实现最终的成形,连接技术种类很多。激光增材连接技术具有突破连接厚度限制、提高连接精度等优势,但在连接过程中组织存在晶粒粗大等缺陷,导致连接件的力学性能降低。本文采用超声场作为辅助能量场来调控连接件的组织与性能。论文主要研究内容及结果如下:对超声场的波形及幅值分布进行数值仿真,结果表明,当以垂直基板法向方向施加超声场时形成驻波,超声频率为20200Hz时,驻波存在最高振幅,达到76μm。搭建了垂直于基板法线方向振动基板的超声振动辅助激光增材连接设备,通过试验模拟的方法考察了TC4钛合金基板的波形分布特征。根据超声幅场的分布特征分区制备TC4钛合金沉积试样,研究了各种振幅下试样的宏观组织形貌、显微组织及晶粒取向特征,考察了试样的显微硬度及拉伸性能,发现施加高振幅作用的试样,产生了等轴β晶区和密集的亚晶界,晶内α片层长度较短,α片层的尺寸受超声幅值的影响明显,平均显微硬度提高11.4%,屈服强度、抗拉强度分别提高了3.1%、4.2%。分析了复合能量场下激光增材连接TC4钛合金的显微组织与力学性能,发现施加高振幅作用的试样,其变形及表面塌陷均较为轻微,且无咬边现象,母材与连接区之间熔合良好,α片层长度较短,交叉形式增多,平均显微硬度提高9.7%,屈服强度、抗拉强度分别提高了3.0%、3.1%。
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