TC4鈦合金,集許多優(yōu)異的性能于一體,是航空航天領(lǐng)域常用且重要的材料,如:發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。3D打印是一種新型的葉片制造技術(shù),適合復(fù)雜難加工材料,具有周期短、精度高等優(yōu)點(diǎn),但其成型件存在強(qiáng)度不足,表面不夠精細(xì),內(nèi)部應(yīng)力復(fù)雜等問題。本文針對(duì)3D打印所存在的問題以及鈦合金本身易磨損、易氧化等缺點(diǎn),通過類似于3D打印技術(shù)的激光熔覆技術(shù),分別在TC4鈦合金表面制備TC4粉末和耐磨耐氧化的Ni60WC25合金粉末熔覆層,并研究了工藝參數(shù)對(duì)熔覆層質(zhì)量的影響。為改善熔覆層表面不平整、多裂紋氣孔等問題,設(shè)計(jì)并搭建了超聲振動(dòng)輔助鍛打裝置,在此裝置下進(jìn)行了普通鍛打與超聲振動(dòng)輔助鍛打TC4熔覆層的實(shí)驗(yàn)研究,分析了這兩種鍛打方式對(duì)TC4熔覆層微觀組織的影響規(guī)律,并研究了超聲振幅和鍛打力對(duì)TC4鈦合金在兩相區(qū)塑性變形時(shí)的微觀組織變化的影響。為優(yōu)化TC4的使用性能提供了新思路。實(shí)驗(yàn)中,采用了金相顯微鏡、SEM、EDS、洛氏硬度計(jì)對(duì)TC4熔覆層的表面形貌、微觀組織、成分分布和表面硬度做了測(cè)試,主要完成的工作和得出的結(jié)論如下:(1)設(shè)計(jì)并搭建了超聲振動(dòng)輔助鍛打裝置。采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng),來達(dá)到超聲振動(dòng)輔助鍛打和普通低頻鍛打同時(shí)作用的復(fù)合鍛打的目的。(2)利用激光熔覆技術(shù),成功在TC4鈦合金表面制備了組織細(xì)小、無氣孔、無裂紋,與基體冶金結(jié)合良好的熔覆層,并找到了在TC4表面激光熔覆TC4粉末和Ni60WC25粉末的較好工藝參數(shù)。(3)TC4鈦合金經(jīng)在(α+β)兩相區(qū)普通鍛打塑性變形后,由原來的魏氏組織向網(wǎng)籃組織或雙態(tài)組織或等軸組織轉(zhuǎn)變。若要轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S組織,則需要達(dá)到一定的變形程度。超聲振動(dòng)輔助鍛打與普通鍛打相比,可以減少TC4塑性變形的成形力,使TC4晶粒變得細(xì)小,趨向于等軸化。(4)超聲振動(dòng)輔助塑性成形時(shí),應(yīng)力疊加效應(yīng)和軟化效應(yīng)使得TC4內(nèi)部塑性變形時(shí)的應(yīng)力減小,超聲振幅和鍛打力的增大都有利于TC4組織的晶粒細(xì)化,形成性能優(yōu)于魏氏組織的網(wǎng)籃或雙態(tài)組織。超聲振幅的增大使得TC4塑性變形的應(yīng)力下降,且下降量與超聲振幅成正比。鍛打力的增大可以引起動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶作用的增強(qiáng),引起粗大晶界處的新小晶粒的產(chǎn)生,加劇了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),有助于粗大的α晶粒細(xì)化。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG665
【部分圖文】：

ssup sofσ = σ Δσ Δσ (2-1)式中：sσ —材料屈服應(yīng)力；supσ 應(yīng)力疊加效應(yīng)引起的應(yīng)力下降量，sofΔ σ為軟化效應(yīng)導(dǎo)致的材料應(yīng)力下降量。金屬塑性變形的過程中，本論文建立了振動(dòng)的粘彈塑性變形模型。如圖 2-1 所示。在粘彈部分采用了 Kelvin 模型，而粘塑性部分將 Kelvin 模型的彈性部分換成塑性部分。

產(chǎn)生的應(yīng)力與 F 方向相同，故可以加快粒子生。超聲波產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)同樣可以促進(jìn)附近晶界的旋轉(zhuǎn)速度越大。明，超聲波在晶體材料中傳播時(shí)能促進(jìn)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。本文[54]（圖 2-2），假設(shè)材料中某一位錯(cuò)釘扎在點(diǎn)缺陷處、（圖 2-2A），并且成線性排列。位錯(cuò)環(huán)長(zhǎng)度nL （點(diǎn)缺以，當(dāng)位錯(cuò)環(huán)上有外力形成的應(yīng)力作用時(shí)，位錯(cuò)環(huán)L隨著外部應(yīng)力的增大，超過此處位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需的能量閥錯(cuò)環(huán)pL 將會(huì)脫離釘扎點(diǎn)，pL 將瞬時(shí)增大到nL （圖 2-2C持續(xù)增大時(shí)，由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的應(yīng)變將會(huì)明顯增大，則增大，就會(huì)形成新的 Frank-Read 位錯(cuò)源（圖 2-2F 和 G

50.3 Al 77.4 V 117 N Fe O 表 3-5 Ni60WC25 粉末的化學(xué)成分(wt%)Tab.3-5 the composition of Ni60WC25(wt%)i Cr Fe C B Si l 16.75 4.43 0.60 3.18 4.3 的確定熔覆實(shí)驗(yàn)所采用的激光器為 RH-2000 的光纖激光器，且近的車床上，并靠絲杠控制激光頭的位置，從而控制激下圖 3-1 所示：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861684