【摘 要】
:
激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术利用高能量激光束逐点、逐线、逐层扫描熔化预定义区域的粉末,可自下而上逐层成形复杂结构零件。为提升SLM成形AISI420模具钢性能,将其更好的应用于模具行业,本文以微米级和纳米级TiC为增强相材料,采用机械球磨法分别制备出5 wt.%微米TiC/AISI420和5 wt.%纳米TiC/AISI420混合粉末,并利用SLM技术
【基金项目】
:
国家重点研发计划“面向增材制造的模型处理以及工艺规划软件系统”(编号:2018YFB1106203); 广东省重点领域研发计划“激光与增材制造”重大专项“高效大尺寸激光选区熔化增材制造及复合工艺与装备”(编号:2020B090924002);
论文部分内容阅读
激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术利用高能量激光束逐点、逐线、逐层扫描熔化预定义区域的粉末,可自下而上逐层成形复杂结构零件。为提升SLM成形AISI420模具钢性能,将其更好的应用于模具行业,本文以微米级和纳米级TiC为增强相材料,采用机械球磨法分别制备出5 wt.%微米TiC/AISI420和5 wt.%纳米TiC/AISI420混合粉末,并利用SLM技术成形。从SLM成形工艺参数和不同粒径级别TiC增强效果两方面入手,系统研究了工艺和材料对试样微观组织、力学及摩擦磨损性能的影响。具体来说,一方面,研究了不同激光体能量密度对SLM成形5 wt.%微米TiC/AISI420复合材料试样的相组成、致密度、微观组织、显微硬度、拉伸及摩擦磨损性能的影响;另一方面,研究了不同粒径级别的TiC颗粒对SLM成形TiC/AISI420复合材料试样的组织及其性能的影响。根据本文研究结果,得出以下结论:(1)在不同工艺参数条件下采用SLM成形5 wt.%微米TiC/AISI420复合材料试样,得到优化后的工艺参数分别为扫描速度ν=850 mm/s,激光功率P=320W,分层厚度h=0.04 mm,扫描间距d=0.11 mm,对应的激光体能量密度η=85.6J/mm3。研究表明激光体能量密度η对SLM成形微米TiC/AISI420试样的致密度、微观组织、力学及摩擦磨损性能有显著影响。当η过低,成形试样表面的孔隙与裂纹增多,致密度较低,导致力学及摩擦磨损性能较差;随着η增大,试样致密度增大,组织更加均匀细化,力学及摩擦磨损性能提升。当η=85.6 J/mm3时,试样致密度最高,晶粒最细小,TiC环状结构在基体中均匀连续分布。试样的显微硬度达到592.2±53.6 HV,极限抗拉强度为1452.4±28.3 MPa,延伸率为8.64±1.18%,磨损深度、磨损宽度和磨损率均为最小,分别为3.59μm、0.4475 mm和2.385×10-5mm3/(N·m)。(2)基于优化的工艺参数,研究不同载荷(50 N、100 N、150 N)对SLM成形5 wt.%微米TiC/AISI420复合材料试样摩擦磨损性能的影响。当载荷为50/100/150(N)时,磨损机理主要为粘着磨损,摩擦系数为0.59/0.60/0.65,磨损率为2.385/3.584/2.018(×10-5mm3/(N·m))。磨损率下降归因于载荷的增加促进了应力硬化层的生成以及具有减摩特性的TiC颗粒产生润滑的作用。当载荷为150 N时,试样的耐磨性最好。(3)在最优SLM工艺参数下成形纯AISI420和5 wt.%纳米TiC/AISI420复合材料试样。研究结果表明纳米TiC颗粒极易团聚,使得纳米TiC颗粒与AISI420基体间没有形成良好的冶金结合,成形面出现大量缺陷,致密度低,且TiC环状结构不均匀连续。进一步实验结果表明:三种试样的显微硬度、拉伸及摩擦磨损性能表现出相同的规律,即微米TiC/AISI420>纯AISI420>纳米TiC/AISI420。因此,为了进一步提升SLM成形纳米TiC/AISI420复合材料性能,后续将进一步优化球磨工艺参数和SLM成形工艺参数,实现纳米增强相在基体中均匀弥散分布,从而进一步提升纳米增强相复合材料性能。本研究为SLM成形TiC/AISI420复合材料在模具领域的应用提供工艺和理论借鉴。
其他文献
再生制动系统作为电动汽车新一代制动技术的发展方向,能够回收汽车减速和制动过程中的能量,再应用到汽车起步和加速过程中,有利于减少能源的消耗和增加电动汽车的续使里程。而制动力分配策略对提高纯电动汽车制动过程中能量的回收具有显著影响,对其进行深入研究是提高制动能量回收的一条重要途径。本文采用模糊逻辑控制器对制动力分配策略进行了优化并在ADVISOR中进行了仿真,研究内容主要包括以下几个方面:(1)阅读参
NHR-6800系列彩色无纸记录仪的特点:·采用高性能ARM微处理器,具有功耗低、响应快、功能强及性价比高等特点;·7英寸进口800×480点阵TFT高亮度彩色图形液晶显示,LED背光;·输入-输出-电源之间隔离设计,对输入、输出、电源采取可靠保护和强抗干扰设计;·产品开孔尺寸138mm×138mm×76mm,76mm为插入深度;
目的:1.阐明GDF11体外调控骨关节炎发生发展的作用及分子机制;2.阐明GDF11体内调控骨关节炎发生发展的作用及分子机制;方法:1.利用免疫组化检测人和大鼠OA及对照组关节软骨中GDF11表达情况。2.通过10ng/ml的IL-1β刺激大鼠软骨细胞24h,诱导体外骨关节炎模型。选用5,10,20ng/ml浓度的GDF11预处理软骨细胞2h,再用10ng/ml的IL-1β刺激24h进行相应的体外
目的:既往研究表明2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)是阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)的危险因素之一,且可加速后者的疾病进程。T2DM可致患者出现认知障碍,并在其脑海马区出现临床前AD的相关病理改变,具体表现为Tau蛋白的异常磷酸化和β淀粉样沉积。而胰高血糖素样肽-1(Glucagon like peptide-1,GLP-1)类药
6xxx铝合金由于具有较高的强度、良好的成形性、时效硬化性、散热性能好、耐腐蚀等特点,是汽车材料轻量化的理想选择。本文通过铸轧制备6181铝合金板坯,并冷轧至成品厚度,在此基础上研究了固溶和时效处理工艺制度对铝合金组织性能的影响,并根据6181铝合金板材烤漆硬化性确定6181铝合金热处理工艺制度。论文取得以下研究结果:(1)在6181铝合金组织中,除了 α-Al和Mg2Si相外,还存在AlSi相。
针对中厚板双丝打底焊件侧弯性能测试后发现的侧壁熔合深度较小的焊件从熔合线处开裂的问题,研究了双丝打底焊工艺参数(对接间隙、焊接速度、前丝电流、后丝电流)对焊缝形貌和侧壁熔合深度的影响规律和影响大小,结果表明,各工艺参数对侧壁熔合深度的影响由大到小为:对接间隙、后丝电流、焊接速度、前丝电流。探索出侧壁熔合深度良好的工艺参数区间,通过二次回归方程建立了打底焊缝成形良好范围内的工艺参数对侧壁熔合深度的预
随着科学技术和经济社会飞速进步,电气化铁路逐渐成为铁路网实现现代化交通的最终之路。高速运行列车会通过弓网从牵引供电系统中获取源源不断的电能,保证列车高速正常运行。一旦高速运行的列车不能获得电力供给,会发生不可估计的重大交通事故。组成铁路网的主要产品接触线是电气化铁路弓网中不可或缺的传输媒介,并且极端环境条件中,会遭受巨大的冲击振动,温度迅速改变等考验,如果接触线在列车运行中发生断裂等不良现象,就会
高压水射流喷水推进装置是一种以水液压容积式柱塞泵为动力源的新型推进器,具有喷射压力高、喷射速度快、易于实现矢量控制等特点。然而,高压水射流喷水推进装置在工作过程中存在着射流噪声,射流噪声是影响航行器隐蔽性的关键因素,因此降低装置的噪声水平将始终是喷水推进技术重要的发展目标。本文基于对装置反推力特性的研究,分析了喷嘴入口流量、压力和喷嘴出口直径对反推力的影响;并对喷嘴水射流噪声进行了流场和声场仿真,
盘形滚刀作为TBM破岩的主要刀具,其安装方式直接影响载荷和掘进效率,侧向载荷导致刀刃发生偏磨,垂直载荷和滚动载荷与比能耗密切相关。本文从滚刀安装方式和试验机设计两方面进行研究,分别给出滚刀前倾和外倾的最佳安装角度并设计一台用于验证安装理论的破岩试验机。研究内容如下:(1)分析滚刀破岩机理,并归纳总结滚刀破岩载荷预测公式和比能耗公式,根据破岩机理和载荷预测公式对比分析滚刀三种安装方式的破岩载荷。(2