选区激光熔化制备Ni-TiB 2 金属陶瓷工艺与性能研究

发布时间：2022-02-21 04:42

　　陶瓷颗粒增强金属基复合材料既有金属材料优良的延展性和导电性,还具备陶瓷相优异的硬度和耐磨性能,因此陶瓷金属基复合材料得到了国内外学者们的广泛关注。本文利用选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术成功制备了TiB₂（0vol.%、5vol.%、10vol.%、15vol.%）增强镍复合材料。首先,本文系统的研究了金属镍的SLM成形工艺。分析了激光线能量密度与熔道形貌的关系,以连续稳定熔道的工艺参数范围作为制备金属镍块体材料的基础数据,对不同工艺参数下的金属镍块体的表面形貌、致密度、微观组织演变及拉伸性能进行了研究,并建立出工艺参数-成形质量-显微组织-机械性能之间的关系。经单熔道和块体实验结果可知,SLM成形金属镍块体的最优参数为:激光功率为215W,激光扫描速度为960mm/s,线扫描间距为0.11mm,此工艺参数下对应的粗糙度、致密度、抗拉强度、屈服强度以及平均断后延伸率分别为10.5μm、99.6%、420MPa、345MPa以及31%,断口为韧性断口。基于上述结果,本文还研究了TiB₂/Ni复合材料SL... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 金属基复合材料概述
        1.2.1 金属基复合材料简介
        1.2.2 金属基复合材料的研究现状
        1.2.3 金属基复合材料的制备方法
    1.3 选区激光熔化成形技术
    1.4 选区激光熔化成形TiB_2颗粒增强金属基复合材料的研究现状
    1.5 主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 实验分析方法
        2.3.1 粉末粒径分布
        2.3.2 粉末松装密度和振实密度
        2.3.3 粉末流动性
        2.3.4 物相分析
        2.3.5 金相分析
        2.3.6 扫描电镜分析
        2.3.7 粗糙度
        2.3.8 致密度
        2.3.9 显微硬度
        2.3.10 拉伸性能
        2.3.11 摩擦磨损性能
    2.4 实验研究方案
    2.5 本章小结
第3章 金属镍的SLM成形工艺及性能研究
    3.1 引言
    3.2 金属镍的单熔道成形工艺
        3.2.1 SLM工艺参数对单熔道微观形貌的影响
        3.2.2 SLM工艺参数对单熔道宽度的影响
    3.3 金属镍的块体成形工艺
        3.3.1 金属镍的块体搭接率的计算
        3.3.2 金属镍的块体表面粗糙度
        3.3.3 SLM成形金属镍块体的致密度
        3.3.4 SLM成形金属镍块体的力学性能
    3.4 金属镍的块体组织形貌
        3.4.1 金属镍的块体物相组成
        3.4.2 金属镍的块体微观组织形貌
    3.5 本章小结
第4章 TiB_2/Ni复合材料SLM成形工艺及性能研究
    4.1 引言
    4.2 SLM成形工艺参数对复合材料块体成形质量的影响
        4.2.1 激光线能量密度对Ni-5vol.%TiB_2复合材料块体表面粗糙度的影响
        4.2.2 激光线能量密度对Ni-5vol.%TiB_2复合材料块体相对密度的影响
        4.2.3 激光线能量密度对Ni-5vol.%TiB_2复合材料块体孔隙率的影响
    4.3 TiB_2颗粒增强相体积分数对TiB_2/Ni复合材料成形质量的影响
        4.3.1 TiB_2体积分数对TiB_2/Ni复合材料块体表面粗糙度的影响
        4.3.2 TiB_2体积分数对TiB_2/Ni复合材料块体相对密度的影响
        4.3.3 TiB_2体积分数对TiB_2/Ni复合材料块体孔隙率的影响
    4.4 TiB_2/Ni复合材料微观结构分析
        4.4.1 TiB_2/Ni复合材料XRD物相分析
        4.4.2 TiB_2/Ni复合材料组织形貌分析
        4.4.3 TiB_2/Ni复合材料界面分析
        4.4.4 TiB_2/Ni复合材料主要元素分布及定量分析
    4.5 本章小结
第5章 SLM成形TiB_2/Ni复合材料力学性能分析
    5.1 引言
    5.2 TiB_2/Ni复合材料的显微硬度分析
    5.3 TiB_2/Ni复合材料的摩擦磨损性能分析
        5.3.1 激光线能量密度对Ni-5vol.%TiB_2复合材料摩擦磨损性能的影响
        5.3.2 TiB_2体积分数对TiB_2/Ni复合材料摩擦磨损性能的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒形貌及热处理对SiCp/2024Al复合材料性能的影响[J]. 汪洋,阎峰云,康靖,刘景山,王振,赵永生.  特种铸造及有色合金. 2019(07)
[2]选区激光熔化成形碳纳米管增强铝基复合材料成形机制及力学性能研究[J]. 饶项炜,顾冬冬,席丽霞.  机械工程学报. 2019(15)
[3]载荷对激光选区烧结Cf/SiC复合材料摩擦磨损性能的影响[J]. 傅华,朱伟,郑沈威,闫春泽.  中国机械工程. 2019(21)
[4]选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究[J]. 侯伟,陈静,储松林,王修专,杨志逸,张毓祺,滕伟斌.  中国激光. 2018(07)
[5]TiC/Inconel 718复合材料选区激光熔化成形的热物理机制[J]. 石齐民,顾冬冬,顾荣海,陈文华,戴冬华,陈洪宇.  稀有金属材料与工程. 2017(06)
[6]飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展[J]. 顾轶卓,李敏,李艳霞,王绍凯,张佐光.  航空学报. 2015(08)
[7]选区激光熔化成形TiC固溶增强钨基复合材料研究[J]. 张国全,顾冬冬.  稀有金属材料与工程. 2015(04)
[8]陶瓷材料选择性激光烧结/熔融技术研究与应用现状[J]. 刘威,刘婷婷,廖文和,张凯.  硅酸盐通报. 2014(11)
[9]INCONEL系镍基高温合金选区激光熔化增材制造工艺研究[J]. 张颖,顾冬冬,沈理达,田宗军.  电加工与模具. 2014(04)
[10]金属基复合材料概述[J]. 王燕,朱晓林,朱宇宏,姚强.  中国标准化. 2013(05)

博士论文
[1]高强韧Si3N4导热陶瓷制备及其组织性能调控[D]. 杨春萍.哈尔滨工业大学 2019

硕士论文
[1]选区激光熔化成型Ti6Al4V及其多孔结构的工艺与性能研究[D]. 李敬.华南理工大学 2018
[2]原位合成Cu-TiB2复合材料及其性能研究[D]. 夏梦.合肥工业大学 2017
[3]选区激光熔化成形镍基合金结构的工艺研究[D]. 钱雪立.青岛理工大学 2016
[4]SiC颗粒增强钛—铝系层状复合材料的制备、结构及力学性能[D]. 王帅.哈尔滨工程大学 2016
[5]Ni基高温合金及其复合材料选区激光熔化成形工艺、组织及性能[D]. 贾清波.南京航空航天大学 2015
[6]18Ni300马氏体时效钢选区激光熔化工艺及金属粉末激光熔化实验研究[D]. 曹润辰.上海交通大学 2014
[7]TiC/Ni金属陶瓷的制备以及其高温力学性能的研究[D]. 王松.华北电力大学（北京） 2011
[8]316不锈钢金属粉末的选择性激光烧结成形研究[D]. 潘琰峰.南京航空航天大学 2005



本文编号：3636521