Ti-48Al-2Cr-2Nb是綜合性能最佳的TiAl合金之一,但是由于其鑄態(tài)組織為粗大柱狀晶組織,導致熔模鑄造和電火花加工中存在工序繁多、強度和延展性難以平衡和孔隙難以徹底消除等問題,嚴重限制了其工程化應用。激光選區(qū)熔化（Selective Laser Melting,SLM）的成形件晶粒細小、組織均勻、力學性能優(yōu)異,但是成形過程存在高殘余應力和在線質量控制困難等問題,導致SLM成形零件與傳統(tǒng)方法在微觀組織與性能方面存在明顯差異。因此,本文以Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末為研究對象,采用正交試驗、金相分析、掃描電鏡、XRD等測試手段及方法,研究SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的工藝規(guī)律、顯微組織及力學性能,探討改善其性能和組織的參數及途徑。主要研究內容及結果如下:1.研究了激光功率、掃描速度、掃描間距和鋪粉層厚對SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金致密度、微觀組織與維氏硬度的演變規(guī)律。激光掃描形成的熔池可分割成三個區(qū)域:粗晶區(qū)、過渡區(qū)和細品區(qū)。影響成形質量的主要因素是激光功率和掃描速度,當激光功率90W,掃描速度1000mm/s,掃描間距90μm,鋪粉層厚... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLM工藝流程示意圖

北華航天工業(yè)學院碩士學位論文7圖1.2SLM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金工藝流程圖1.5.1Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末檢驗SLM的成形零件最終結果受到多方面因素的影響，其中起決定性因素的就是成形粉末的質量，大小均勻、組織致密的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末是成形高質量零件的先決條件。惰性氣體霧化法制備鈦鋁基合金粉末是目前國內外主流的方法[20]，其制備的鈦鋁合金粉末具有氧含量低、球形度高等優(yōu)點，非常適合SLM成形。本試驗所選用的原材料粉末為西安賽隆金屬提供的惰性氣體霧化制備Ti-48Al-2Cr-2Nb（at.%）合金粉末。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金成形零件性能穩(wěn)定，密度低，力學性能好，工程化能力優(yōu)異，合金的低密度可達到減重效果，低熱膨脹系數可減輕熱疲勞問題，高熱傳導對采用外部冷卻，從而提高使用溫度非常有利[21]。合金粉末主要化學成分如表1.2所示。表1.2Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末化學成分元素成分Al.鋁Cr.鉻Fe.鐵Nb.鈮C.碳N.氮O.氧H.氫Ti.鈦Wt%33.932.520.0534.500.0090.0030.0820.001余量成形之前Ti-48Al-2Cr-2Nb合金需密封存放在專用的密封罐內，隔絕氧氣，置于陰涼干燥恒溫的環(huán)境中，放入送粉倉之前應進行烘干處理，目的是排出粉末中存在的氧氣和水分。為了能夠得到更加精確的試驗數據，需對粉末材料進行復檢。首先觀察粉末外觀無明顯結塊、夾雜，質地均勻，利于刮刀鋪展。歐奇奧ALPAGA500NANO粒度儀用于研究粉末的粒度分布，如圖1.3a所示。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末粒徑分布如圖1.3b所示，合金粉末具有相對較寬的粒徑分布，但主要集中在15μm-53μm之間，D50為32.9μm，由其粒徑分布圖可知粉末顆粒粒徑呈正態(tài)分布，這樣的粉末鋪展的粉層更加致密，有利于提高SLM成形零件的相對致密度。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金激光選區(qū)熔化成形工藝研究8圖1.3a)歐奇奧ALPAGA500NANO粒度儀b)Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒徑分布圖Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末樣品的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像由Zeiss蔡司SUPRA55VP場發(fā)射掃描電鏡獲得，放大倍數500倍，如圖1.4a所示。其微觀形貌如圖1.4b所示，可以看出，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末顆粒主要為球形或近球形，這是保證良好流動性的前提，同時也利于刮刀平鋪粉末層，雖然大顆粒表面粘附有尺寸較小的衛(wèi)星球，但是可以滿足激光選區(qū)熔化成形要求。圖1.4a)ZeissSUPRA55VP場發(fā)射掃描電鏡b)Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末形貌1.5.2試驗設備和方法SLM成形過程中存在大量的光和熱，激光經過透鏡掃描粉床，粉末層吸收能量后迅速熔化，并與上一層粘連，最終成形實體。成形的過程十分復雜，基板溫度、激光類型及特性、工藝參數和粉末自身特性等多達130種[22]因素共同影響成形質量，要想同時考慮所有因素在具體實施過程中并不可行，只能優(yōu)先考慮對成形質量影響大的因素，這就彰顯出成形設備選擇的重要性。德國是世界上較早研究和發(fā)展SLM成形設備的國家之一，同時也是第一個研發(fā)出SLM成形設備的國家，其SLM成形技術居世界主導地位。本試驗所采用的SLM裝備是德國EOS公司自主研發(fā)的M290型快速成形系統(tǒng)，主要由M290主體、水冷機和保護氣

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3476196