電子束快速成形(EBRM)是以電子束為熱源、金屬絲材為送給原料的3D打印技術,該技術具有成形速度快、可加工尺寸大、復雜構件近凈成形無需磨具等優(yōu)點,近些年來在國內外受到了越來越多的關注。本文以EBRM制備的TC4合金為研究對象,利用掃描電鏡、電子背向散射衍射、透射電鏡和X射線衍射儀等實驗方法,系統(tǒng)地研究了沉積態(tài)、熱等靜壓(HIP)和退火后合金的顯微組織,織構和室溫力學性能。通過原位/準原位拉伸等實驗手段,研究了TC4合金在單向加載條件下的塑性變形和斷裂行為。結合理論計算的方法分析了引起EBRM制備TC4合金力學各向異性和變形不均勻性的主要因素,建立了合金的顯微組織與力學性能之間的關系,為EBRM制備TC4合金的力學性能一致性控制提供基礎及依據。EBRM制備的TC4合金存在近似平行于Z方向的原始β柱狀晶粒,且柱狀晶具有<100>β//Z方向的絲織構。柱狀晶寬度尺寸隨著沉積高度的增加在初始階段迅速增加,后續(xù)晶粒的寬度尺寸增加變緩。柱狀晶內為細小的α板條組織,由于合金在不同沉積高度上所經歷的熱循環(huán)次數不同,α板條沿著Z方向呈現(xiàn)出梯度的變化。合金具有典型的轉變α相織構。隨著合金沉積高度...

【文章頁數】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈦與鈦合金
        1.2.1 鈦的晶體結構
        1.2.2 鈦的合金元素以及鈦合金分類
        1.2.3 α+β型鈦合金典型組織
        1.2.4 鈦合金的變形機制
        1.2.5 鈦合金的織構及其對力學性能的影響
    1.3 金屬3D打印和電子束熔絲快速成形
    1.4 國外EBRM技術的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 EBRM技術發(fā)展概況
        1.4.2 EBRM成形材料顯微組織及力學性能研究
        1.4.3 熱源特性、熔池行為及EBRM成形結構的應力和變形控制
    1.5 國內EBRM技術的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 EBRM成形的顯微組織和力學性能的研究進展
        1.5.2 EBRM成形的缺陷研究現(xiàn)狀
        1.5.3 熱源特性,熔池行為,應力分布的研究進展
    1.6 選題的目的及意義
    1.7 本論文的主要研究內容
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
    2.2 熱處理工藝
    2.3 材料組織與織構觀察
        2.3.1 顯微組織觀察和物相分析
        2.3.2 合金內部缺陷觀察
        2.3.3 透射電鏡TEM觀察
        2.3.4 織構測定及分析
    2.4 材料力學性能測試
        2.4.1 硬度測試
        2.4.2 室溫拉伸性能
        2.4.3 室溫沖擊韌性
    2.5 材料拉伸變形和斷裂機制分析方法
        2.5.1 合金變形行為的觀察和分析
        2.5.2 合金斷裂觀察和分析
        2.5.3 滑移跡線標定和施密特因子的計算方法
第三章 EBRM制備TC4合金的顯微組織和織構
    3.1 引言
    3.2 實驗結果
        3.2.1 沉積態(tài)合金的組織結構
        3.2.2 熱處理后合金的組織結構
    3.3 結果討論
        3.3.1 EBRM制備TC4合金的織構
        3.3.2 EBRM制備TC4合金內α板條的空間取向
    3.4 本章小結
第四章 EBRM制備TC4合金的力學性能
    4.1 引言
    4.2 實驗結果
        4.2.1 沉積態(tài)合金的力學性能
        4.2.2 HIP合金的力學性能
        4.2.3 雙重退火后合金的力學性能
    4.3 本章小結
第五章 EBRM制備TC4合金的變形和斷裂機制
    5.1 引言
    5.2 實驗結果
        5.2.1 沉積態(tài)合金的變形行為
        5.2.2 沉積態(tài)合金的斷裂行為
        5.2.3 HIP后合金的變形行為和斷裂行為
        5.2.4 不同退火溫度合金的變形和斷裂行為
    5.3 分析與討論
        5.3.1 EBRM制備TC4合金中的滑移傳遞
        5.3.2 EBRM制備TC4合金的變形行為
    5.4 本章小結
第六章 EBRM制備TC4合金的各向異性和變形不均勻性
    6.1 引言
    6.2 EBRM制備TC4合金的各向異性和變形不均勻性的討論
        6.2.1 拉伸強度的各向異性
        6.2.2 拉伸試樣的變形不均勻性
        6.2.3 拉伸塑性的各向異性
    6.3 本章小結
第七章 全文結論
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其它研究成果
作者簡介



本文編號：4046550