【摘要】：本文研究中利用選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)工藝分別制備了純Inconel 718和TiC/Inconel 718納米復(fù)合材料塊體試樣。研究了激光工藝參數(shù)對(duì)成形試樣表面形貌、致密度、物相以及顯微組織演變的影響,探討了激光加工工藝參數(shù)對(duì)成形試樣顯微硬度、摩擦磨損以及高溫氧化特性的作用機(jī)制。論文主要研究結(jié)論如下述:本文在不同SLM工藝參數(shù)下成形了Inconel 718粉末并制備了塊體試樣。在輸入激光能量較低時(shí),成形試樣表面產(chǎn)生開(kāi)孔以及“球化現(xiàn)象”等冶金缺陷,降低了成形試樣的致密度。隨輸入激光能量的提高,成形試樣逐漸趨于致密,且成形試樣顯微組織逐漸均勻細(xì)化。在優(yōu)化激光加工工藝參數(shù)下,SLM成形Inconel 718試樣與傳統(tǒng)加工方式制備試樣相比具有優(yōu)異的力學(xué)性能。在以上研究基礎(chǔ)上,通過(guò)工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,利用SLM工藝制備了相對(duì)致密度較高的純Inconel 718試樣并進(jìn)行了高溫氧化性能測(cè)試分析。研究發(fā)現(xiàn),SLM成形純Inconel718試樣高溫氧化測(cè)試后氧化膜中主要包含粒狀的Cr2O3相以及少量的尖晶石相,氧化層結(jié)構(gòu)主要包括外氧化層以及內(nèi)氧化區(qū)兩部分。涉及到的氧化機(jī)制主要包括初始階段的化學(xué)吸附機(jī)制以及隨后階段氧化過(guò)程中的擴(kuò)散機(jī)制,氧化過(guò)程主要是由易氧化金屬元素沿晶界向外擴(kuò)散以及氧元素向基體內(nèi)部擴(kuò)散并隨后發(fā)生反應(yīng)控制。分析可知,致密度的提高以及晶粒細(xì)化是成形試樣高溫氧化性能提高的關(guān)鍵因素。本文通過(guò)向Inconel 718基體中加入納米TiC陶瓷顆粒增強(qiáng)相,并利用SLM工藝制備了組織均勻、性能優(yōu)異的TiC/Inconel 718納米復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)輸入激光能量不足時(shí),成形試樣中產(chǎn)生大量冶金缺陷,成形試樣的致密度較低。隨輸入激光能量的合理增加,成形納米復(fù)合材料中的顯微組織逐漸均勻細(xì)化,增強(qiáng)相顆粒在基體中均勻分布,成形試樣的力學(xué)性能以及高溫氧化性能顯著提高。同時(shí),與SLM成形純Inconel 718試樣的性能相比,其力學(xué)性能與高溫氧化性能也有了一定程度的提高。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG665;TG132.3;TB33
【圖文】：

SLS成形系統(tǒng)示意圖

用多組元粉末系統(tǒng)，其中包含一種低熔點(diǎn)粉末組元熔化后充當(dāng)粘結(jié)相，用以粘結(jié)表面熔化的高熔點(diǎn)金屬粉末（結(jié)構(gòu)相），并通過(guò)熔化低熔點(diǎn)相來(lái)粘結(jié)高熔點(diǎn)結(jié)構(gòu)續(xù)結(jié)構(gòu)部件。因此，SLS 成形前會(huì)將低熔點(diǎn)粉體材料和高熔點(diǎn)的粉體材料充分混合也會(huì)將低熔點(diǎn)材料“包裹”到高熔點(diǎn)材料的表面。其冶金過(guò)程的機(jī)理圖如圖 1.2

其中低熔點(diǎn) Cu 作為粘結(jié)相，熱熔膠包覆的 Mo 粉末作為結(jié)構(gòu)相。經(jīng)過(guò)脫脂、高溫?zé)凉B銅處理后，研究發(fā)現(xiàn)室溫組織主要由基體 Mo、Cu 相構(gòu)成，且基體組織呈網(wǎng)狀交織分布（圖 1.3a）。Shen[31]等人對(duì) 316L 不銹鋼和造孔劑的混合粉末進(jìn)行了 SLS 制備“藕孔材料的研究，并獲得了孔隙分布均勻、孔隙貫通性良好的“藕狀”多孔結(jié)構(gòu) (圖 1.3(a) (b)

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本文編號(hào)：2755476