基于分区扫描的激光金属沉积钛合金应力变形及组织性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caozheng853
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
激光金属沉积技术因其沉积效率高,构件性能好,在近净成形大型钛合金结构件领域极具优势,但成形过程局部周期性的热循环产生陡峭的热梯度,易导致严重的局部残余应力、变形甚至开裂,这极大地限制了该技术的应用。分区扫描方法将层内分成多个区域逐区成形,在一定程度上改善了成形热应力影响,是激光金属沉积大型构件的成形发展趋势。然而,由于分区方式复杂、分区变量较多、相关报道较少,其对成形过程中应力演变机理、变形和组织性能的影响尚不明晰,在工程应用时备受限制。因此,本文通过实验和模拟结合的方法,系统研究了扫描策略对成形应力、变形和组织性能的影响,提出了分区扫描策略优化方向,为激光金属沉积大型高性能钛合金构件提供参考。主要内容如下:(1)探明了分区扫描策略对成形温度场的影响,分区扫描策略降低了成形温度梯度,改善连续扫描成形时的温度局部分布效应和热积累问题。(2)揭示了分区形状尺寸、区域跳转顺序和层间间隔时间对成形残余应力和变形的影响规律。与残余应力相比,分区扫描降低基板变形效果更明显,残余应力的降低在某一方向上效果明显;同时无论是矩形还是方形分区,减小分区尺寸降低应力和变形都存在下限,尺寸太小反而有可能引起更大应力和变形。对于矩形分区方法,残余应力的差异化由跳转顺序和区域内扫描矢量方向共同决定。随着层间间隔时间的增加,残余应力和基板变形总体呈增大趋势。(3)得出了一种较优的分区扫描策略,即单向矩形四分区顺序跳转无层间间隔时间策略,与连续扫描相比,该策略将基板变形量减小23%,沉积层Y向残余应力减小42%,X向残余拉应力低值与连续扫描相当,峰值残余应力较大。(4)提出了层间变分区尺寸的分区扫描成形方法,将矩形四分区扫描成形件致密度从93.6%提高到97.9%,改善了四分区扫描分区搭接处易产生的未熔合缺陷,层间变分区尺寸策略下晶粒尺寸更小,平均硬度更高。所有分区扫描成形件内因孔洞缺陷的存在,塑性被削弱,层间变分区尺寸扫描成形件的力学性能与连续扫描成形件相当,是一种极具潜力的成形方法。
其他文献
金属卤化物钙钛矿因其优异的光电性能,在显示照明、太阳能电池、激光器、光电探测器等领域备受青睐。与三维钙钛矿相比,二维Ruddlesden-Popper钙钛矿(2D-RPPs)在稳定性、成分可调性和光电性质多样性等方面具有明显优势。此外,2D-RPPs材料的缺陷密度低,具有较强量子限域效应,在发光显示应用方面具有广阔前景。然而,与2D-RPPs单晶材料相比,大多数2D-RPPs薄膜都具有较低的发光效
如今,手机屏幕根据环境自动改变亮度,安检设备通过红外辐射感应识别物体,各类光谱仪帮助我们研究材料性质,而光电传感元件作为这些设备中重要的一环,在生活、安全、工业和研发领域都有着极其广泛的应用。电子设备微小化、功能集成化的浪潮不可阻挡,光电传感元件也不例外,而制备宽带(响应)光电探测器就是实现光电传感元件功能整合的一种重要途径。宽带光电探测器是一种波长响应范围很广,甚至可以对多个波段的光产生光电响应
注塑产品结构复杂,其模具质量影响因素众多,通常要对注塑模进行试模修正以保障模具质量。目前,注塑模试模修正过程主要依赖于工程师的实践经验,试模修正次数多、周期长、成本高昂。因此,将注塑模缺陷修正个人经验转化为系统知识,为试模过程工程师缺陷修正决策提供科学信息支持,是当前模具企业关注的关键难题之一。为此,本文深入分析注塑模缺陷修正过程,系统研究了缺陷修正知识表示与重用方法,构建了注塑模缺陷修正知识库并
随着全球性竞争加强、企业规模扩大、客户需求提高等,包装印刷企业在生产过程管控等方面面临新挑战。贺卡印刷车间是典型离散制造车间,面临着快速响应、柔性化等需求压力,由于车间生产信息采集、交互不够全面,导致车间监视不及时。数字孪生是一种实现制造物理-信息世界交互融合从而监视、管控车间的有效途径。本文基于数字孪生技术,面向生产要素监视,融合生产要素、实时-历史数据对贺卡印刷车间建模,构建车间生产要素监视视
金属多材料(Multi-material)集成多种单一金属材料的优异性能以实现构件特殊功能,能大大提高设计和制造的灵活性,广泛应用于航空航天、国防、化工和汽车等领域。然而,传统成形方法难以满足多材料构件结构复杂度以及设计自由度的要求。激光选区熔化(SLM)技术作为近年来广受关注的金属增材制造方法,在成形复杂结构多材料方面具有优势。目前SLM成形金属多材料的研究正处于起步阶段,大部分研究都集中在工艺
在换热器制造领域,管-管板焊接是一道十分重要的工序。通常管-管板焊接采用旋转中心固定、焊炬旋转的焊接方法(轨道焊接)。若换热管中心定位精度低,则焊缝寻位不准,焊缝与接头缝隙有偏差,影响焊接质量,甚至焊坏。由于管板变形、管板倾斜或钨极损耗等原因,焊接弧长不稳定,导致焊接质量不稳定且钨极易损坏。因此本文提出一种基于机器视觉技术的换热管中心定位方法精确获取换热管中心位置,解决换热管中心定位不准的问题,同
学位
虚拟实体是数字孪生五维模型的重要组成部分,其行为模型描述了物理实体在外部环境与内部运行机制作用下的实时响应及行为,该模型的构建有助于实现车间的在线监控和预测。然而当前虚拟车间行为模型在构建时缺乏层次化、统一、高效率的建模方法,为此本文从利用离散事件系统规范(Discrete EVent System Specifications,DEVS)对虚拟实体行为模型构建入手,研究了基于数字孪生技术的DEV
随着第五代(fifth generation,5G)通信技术的普及,大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术作为5G的核心技术受到了广泛的关注。为了完全发挥大规模MIMO系统的各项优势,统计信道状态信息(statistical channel state information,S-CSI)估计成为了系统中不可或缺的一环。然而,大规模MIMO
质子具有独特的布拉格峰特性,相对于X射线和γ射线,使用质子束治疗肿瘤更加精准并且副作用小。质子治疗中心一般包括旋转机架治疗室和固定束治疗室,固定束治疗室的占地空间小、投资成本低,既可以采用治疗床通过常规的平躺姿势完成放疗,也可以使用治疗椅进行坐姿放疗。坐姿放疗更适合治疗浅层肿瘤以及平躺困难的癌症患者,并且治疗椅的研发周期较短、成本低。本文根据质子放疗的需求研发了一款适用于水平固定束治疗室中的质子放