激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

合集下载

tc4钛合金表面激光熔覆c和bn原位生成复合涂层的研究

tc4钛合金表面激光熔覆c和bn原位生成复合涂层的研究

分类号密级U D C编号硕士学位论文TC4钛合金表面激光熔覆C与BN原位生成复合涂层研究研究生姓名:蒋松林指导教师姓名、职称:王新林教授学科、专业名称:机械电子工程研究方向:激光加工技术2010年5月南华大学学位论文原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。

与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名:年月日南华大学学位论文版权使用授权书本学位论文是本人在南华大学攻读(博/硕)士学位期间在导师指导下完成的学位论文。

本论文的研究成果归南华大学所有,本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。

本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保留学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。

同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》,并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。

同意授权中国科学信息技术研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。

对于涉密的学位论文,解密后适用该授权。

作者签名:导师签名:年月日年月日摘要激光熔覆原位生成技术是通过在基体表面添加熔覆材料,利用高能密度激光束辐照加热,使熔覆材料与基材表层发生熔化,在熔池中熔覆材料元素与基体元素发生化学冶金反应,从而在基体表层形成冶金结合的熔覆层,达到改善基体表面性质为目的一门新型改性技术。

为了改善TC4钛合金耐磨性能差缺陷,本文采用激光熔覆原位生成技术,在TC4钛合金表面预涂覆高纯度C与BN粉末,原位生成Ti-C、TiN、TiB2、TiB和AlN等陶瓷增强相。

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能杨胜群;孟庆武;耿林;吴林;李爱滨【摘要】为了提高钛合金的表面耐磨性能,采用MXP-2000型销盘式摩擦磨损实验机,以镍包石墨粉末为原材料,利用CO2激光器在TC4合金表面上熔覆耐磨涂层,进行钛合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损实验,并用扫描电镜对磨损表面进行观察和分析.实验结果表明,激光熔覆涂层的摩擦系数为0.56,与钛合金的摩擦系数基本相同,但激光熔覆涂层的磨损失重量比钛合金低接近一个数量级,说明激光熔覆涂层可以大大提高钛合金的表面耐磨性能.TC4合金的磨损机制以粘着磨损为主,激光熔覆涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,涂层的高硬度加上涂层里的TiC增强相是其耐磨性高的主要原因.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2007(031)005【总页数】3页(P473-475)【关键词】材料;耐磨性能;激光熔覆涂层;镍包石墨【作者】杨胜群;孟庆武;耿林;吴林;李爱滨【作者单位】哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;大庆石油学院,大庆,163318;哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TG665引言钛合金具有很高的比强度、很强的耐腐蚀性、优良的高温和低温性能,是航空和航天工业广泛使用的高性能材料。

但钛合金的摩擦系数大、耐磨性差[1],极大地限制了其在工程上的应用范围。

多年来,材料工作者对提高钛合金耐磨性的表面涂层技术进行了广泛研究,如电镀[2]、热喷涂[3]、激光淬火[4,5]等。

激光熔覆技术是表面涂层技术的一种,其利用高能激光束将粉末原材料熔凝到金属表面上,得到不同于母材的增强涂层[6]。

用激光在钛合金表面熔覆一层增强涂层,能够显著提高其耐磨性能。

镍包石墨是一种以石墨为核心,表面包裹金属镍的双组份粉末材料[7]。

增材制造钛合金tc4的变形及失效机理研究

增材制造钛合金tc4的变形及失效机理研究

增材制造钛合金tc4的变形及失效机理研究增材制造技术是一种新型的制造方式,它可以快速、准确地将材料加工成所需的形状。

而钛合金作为一种轻质、高强度的金属材料,在航空、航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。

本文将从增材制造钛合金tc4的变形及失效机理两个方面进行探讨。

我们来了解一下增材制造钛合金tc4的基本情况。

TC4是一种高温强度和抗蠕变性能优良的钛合金,其成分主要包括Ti(钒)、C(碳)等元素。

在增材制造过程中,TC4可以通过激光熔融成形、电子束成形等方式得到。

与传统的锻造或铸造工艺相比,增材制造具有更高的生产效率和更好的精度控制能力。

随着增材制造技术的应用越来越广泛,人们也逐渐发现了一些问题。

其中最突出的问题就是材料的变形性能和疲劳寿命难以满足实际需求。

这主要是由于增材制造过程中存在的一些缺陷和不足所致。

比如说,在激光熔融成形中,由于材料的熔化和凝固过程受到温度梯度的影响,容易形成内部应力集中区域,从而导致材料的变形性能下降;在电子束成形中,由于材料的蒸发和冷凝过程受到速度场的影响,容易形成表面缺陷和微裂纹,从而导致材料的疲劳寿命缩短。

为了解决这些问题,研究人员们进行了大量的实验和理论分析。

他们发现,要想提高增材制造钛合金tc4的变形性能和疲劳寿命,关键在于优化材料的微观结构和组织形貌。

具体来说,可以从以下几个方面入手:第一,改进增材制造工艺参数。

比如说,可以通过调整激光功率、扫描速度、冷却剂流量等参数来优化材料的熔化和凝固过程,减少内部应力集中区域的形成;可以通过调整电子束功率、扫描速度、偏转角度等参数来优化材料的蒸发和冷凝过程,减少表面缺陷和微裂纹的形成。

第二,引入新型添加剂。

比如说,可以添加一些纳米颗粒或者复合材料作为添加剂,以改善材料的微观结构和性能。

这些添加剂可以在材料中形成一些特殊的位点或者界面,从而起到增强强度、降低变形、提高疲劳寿命的作用。

第三,探索新的材料组合。

比如说,可以将钛合金与其他金属或者非金属材料进行复合,以获得更好的性能表现。

激光熔化沉积快速成形TC4钛合金的焊接性能

激光熔化沉积快速成形TC4钛合金的焊接性能

激光熔化沉积快速成形TC4钛合金的焊接性能王群;王鲲鹏;王端志;康黎;戎磊【摘要】In order to study the welding mechanical properties of titanium alloy TA15 fabricated by laser melting deposition manufacturing,the specimen of welding joints were welded using electron beam and laser beam to obtain the welding mechanical properties,microstructure and microhardness by metallographic test,hardness test etc..The results show that the highest tensile strength of two different welding ways can reach 953 MPa and the welding coefficient is greater than 0.9.Furthermore,the microstructure is mainly α'basket-weave martensite structures;and the heat affected zone is consisted of α phase and an acicularstructure.Finally,titanium alloy TC4 fabricated by laser melting deposition manufacturing performs similar welding characteristics with that by traditional manufacturing.%为了探索激光熔化沉积快速成形技术制备TC4钛合金的焊接性能,分别采用电子束焊、激光焊两种方法制备接头试样,并借助金相、硬度试验等方法获得接头力学性能、显微组织及硬度.结果表明:两种焊接方法得到的接头抗拉强度最高达953 MPa,焊接系数均>0.9;激光和电子束焊接焊缝为网篮状α'相马氏体组织,热影响区为α相和针状马氏体组织组成.激光熔化沉积快速成形TC4钛合金和传统工艺制造的TC4钛合金在焊接特性方面表现相当.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2017(047)004【总页数】4页(P59-62)【关键词】激光熔化沉积快速成形;钛合金;焊接特性【作者】王群;王鲲鹏;王端志;康黎;戎磊【作者单位】北京宇航系统工程研究所,北京100076;北京宇航系统工程研究所,北京100076;北京宇航系统工程研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076【正文语种】中文【中图分类】TG456.3文摘为了探索激光熔化沉积快速成形技术制备TC4钛合金的焊接性能,分别采用电子束焊、激光焊两种方法制备接头试样,并借助金相、硬度试验等方法获得接头力学性能、显微组织及硬度。

TC4钛合金激光选区熔化制件与传统锻铸件的对比

TC4钛合金激光选区熔化制件与传统锻铸件的对比

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald91DOI:10.16660/ki.1674-098X.2009-5640-3744TC4钛合金激光选区熔化制件与传统锻铸件的对比①张婷 陈素明 刘焕文(西安飞机工业(集团)有限责任公司 陕西西安 710089)摘 要:本文通过探讨激光选区熔化的成形原理及应用现状,从TC4成形工艺、成形组织、力学性能、质量等级等方面,将激光选区熔化TC4制件与传统锻铸件间的区别进行了简单分析。

结果表明,相较于传统锻件、铸件而言,激光选区熔化制件材料利用率更高,制造周期更短;静态力学性能高于钛合金铸件性能,达到甚至超过锻件性能;激光选区熔化制件质量级别处于中等,比锻件质量级别低,但高于铸件质量级别。

关键词:激光选区熔化 锻件 铸件 对比中图分类号:AAa 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2020)12(c)-0091-03Comparison of Laser Selective Melting Parts of TC4 TitaniumAlloy and Traditional Forging CastingsZHANG Ting CHEN Suming LIU Huanwen(Xi'an Aircraft Industry (Group) Co., Ltd.,Xi'an,Shaanxi Province,710089 China)Abstract: By discussing the forming principle and application status of laser selective melting, the difference between laser selective melting TC4 parts and traditional forging castings is brief ly analyzed from the aspects of TC4 forming process, forming structure, mechanical properties and quality grade. The results show that, compared with traditional forgings and castings, the material utilization rate of laser selective melting parts is higher and the manufacturing cycle is shorter; the static mechanical properties are higher than the performance of titanium alloy castings, reaching or even exceeding the performance of forging parts; laser selective melting parts The quality level is medium, lower than the forging quality level, but higher than the casting quality level.Key Words: Laser selective melting; Forgings; Castings; Comparison①作者简介:张婷(1988—),女,汉族,陕西西安人,硕士,工程师,研究方向为3D打印及锻铸技术。

TC4钛合金激光选区熔化技术特点与应用

TC4钛合金激光选区熔化技术特点与应用

TC4是一种α+β双相钛合金,具有优异的综合力学性能,使用温度范围较宽,合金组织和性能稳定,被广泛应用于航空、航天、造船、汽车等领域。

因此,有关该产品的技术特点与应用上大家需要有所了解。

首先,钛合金本身所具有的高熔点、高熔融态活性以及大的变形抗力使得钛合金的传统机械加工具有一定的难度。

随着新一代航天武器装备对其零部件服役性能的要求日益提高,钛合金材料薄壁复杂结构的制备技术成为航天制造业研究的热点之一。

,因此,SLM成形Ti6Al4V构件得到了各国学者的关注,相关研究较为全面和深入。

一、TC4合金粉末的选择有关粉末质量影响因素:二、TC4增材制造工艺选择,不同增材制造工艺对比三、TC4成型参数的选择采用激光选区熔化技术,零件成型过程中由于扫描速度快、熔池小且凝固快。

因此,打印的工艺参数是影响零件组织、孔隙率和表面粗糙度的重要因素。

四、TC4零件成型支撑的选择SLM是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。

为保证复杂零件的成型质量,SLM工艺一般需要添加支撑结构,其主要作用体现在:1)承接下一层未成型粉末层,防止激光扫描到过厚的金属粉末层,发生塌陷;2)由于成型过程中粉末受热熔化冷却后,内部存在收缩应力,导致零件发生翘曲等,支撑结构连接已成型部分与未成形部分,可有效抑制这种收缩,能使成型件保持应力平衡。

五、TC4激光选区熔化打印案例——卫星领域早在2014年,空客公司就曾采用德国EOS设备成功制造过卫星支架,且采用增材制造手段,较传统的机加工,每颗卫星所需的三个支架的制造时间从一个月减少到不足五天。

在2016年,在两家法国航天公司的共同努力,采用Concept Laser X line 1000R设备为韩国两颗通讯卫星打印了当时最大的3D打印件—卫星支架,单个尺寸达到450×400×210 mm,该支架较传统加工质量减轻了22%。

相比西方国家已成功在3D打印技术成功引用的卫星支架领域,国内还尚未出现卫星支架采用增材制造的相关报道。

钛合金表面激光熔覆TiN Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

钛合金表面激光熔覆TiN Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能
第36卷 2007年
第l期 1月
稀有金属材料与工程
RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING
、,bl-36.No.1
Janm叮2007
钛合金表面激光熔覆TiN.Ni基合金 复合涂层的组织和磨损性能
孙荣禄1,一,牛伟1,王成扬2
(1.天津工业大学,天津300160) (2.天津大学,天津300072)
3.1 3Al,2.33V,28.25Nj,2.94Cr,0.52Si,6.72Fe。
第l期
孙荣禄等:钛合金表面激光熔覆TiN—Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能
·9·
由此可见,稀释区为基底Tc4合金和熔覆材料 NiCrBsi合金的混合凝固区。稀释区的存在使熔覆层 与基底之间形成了一个成分介于二者之间的过渡区 域,这对于降低熔覆层中的热应力,防止熔覆层开裂 是十分有益的。
自20世纪70年代中叶大功率激光器投入工业使 用以来,激光表面改性技术得到了迅速发展,尤其是 激光熔覆陶瓷涂层将金属材料的强韧性与陶瓷材料的 高硬度、高化学稳定性有机地结合在一起,能够显著 提高机械零件的耐磨[卜61、耐蚀‘7J和抗氧化[8J性能。如 Molian等[4】在Ti一6A1.4V合金表面激光熔覆BN和 BN.NiCrCoAlY涂层,熔覆层的硬度在800 MPa ̄1 2000 MPa之间,磨损率比时效硬化和激光熔凝的钛合 金降低1~2数量级。Ayers【5】考察了钛合金表面激光熔 覆TiC和wC涂层的磨损行为,结果表明熔覆层的耐 磨性能与碳化物颗粒的类型、尺寸和加入量密切相关。 对TC4合金表面激光熔覆NiCrBSi合金涂层的研究结 果表明,在激光熔覆过程中由于基底材料和熔覆材料 的相互作用使熔覆层中原位合成了TiC和TiB2颗粒, 但TiC和TiB2颗粒的体积分数较低,为了进一步增加 熔覆层中增强颗粒的体积分数,本研究采用“外加法” 制备33%(体积分数)TiN—Ni基复合涂层,研究了涂层

TC4钛合金激光金属沉积力学性能各向异性机理研究

TC4钛合金激光金属沉积力学性能各向异性机理研究

ElectricWelding MachineVol.52No.4Apr.2022第52卷第4期2022年4月TC4钛合金激光金属沉积力学性能各向异性机理研究王安普1,张峰2,孙兵兵3,庞义斌2,周智文21.中国人民解放军第四七二三工厂,河北邯郸0560002.航发优材(镇江)增材制造有限公司,江苏镇江2120003.中国航发北京航空材料研究院,北京100095摘要:采用激光金属沉积方式制备横向与纵向上的TC4钛合金试样,包括室温拉伸试样、室温冲击试样、金相试样,研究其组织结构与力学性能各向异性之间的关系。

结果表明:对于退火态激光金属沉积TC4钛合金而言,不同面组织均由典型的网篮组织α+β组成,但相比XOZ 面、YOZ 面,XOY 面组织更为细小,α相呈织网状交错,整体尺寸为XOZ 面、YOZ 面的1/3~1/2,β粗大柱状晶的α晶界(αGB )数量更多;横向试样的强度高,塑性低,纵向试样的强度低,塑性高;横向(Y 向)与纵向(Z 向)上的力学性能存在各向异性的原因在于:晶界强化发挥了至关重要的作用,晶界越多,强度越高,塑性越低。

关键词:激光金属沉积;TC4钛合金;力学性能;各向异性;晶界强化中图分类号:TG441.8文献标识码:A文章编号:1001-2303(2022)04-0014-07Study on the Mechanisms of Mechanical Property Anisotropy of TC4Titanium Alloy by Laser Metal DepositionWANG Anpu 1,ZHANG Feng 2,SUN Bingbing 3,PANG Yibing 2,ZHOU Zhiwen 21.The 4723factory of the Chinese people's Liberation Army,Handan 056000,China2.HFYC (Zhenjiang)Additive Manufacturing Co.,Ltd.,Zhenjiang 212000,China3.AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,ChinaAbstract:Transverse and longitudinal TC4titanium alloy samples were prepared by laser metal deposition,including room temperature tensile samples,room temperature impact samples,metallographic samples.The relationship between micro ‐structure and anisotropy of mechanical properties was studied.The results show that the different plane structures are com ‐posed of typical net basket structure α+βfor annealed laser metal deposition of TC4titanium alloy,but compared with XOZ plane and YOZ plane,the XOY plane has the finer microstructure,the αphase is interlaced with a woven network,the overall size is 2~3times smaller,there are more αgrain boundaries (αGB )in coarse columnar β;the transverse specimen has high strength and low plasticity,and the longitudinal specimen has low strength and high plasticity;the reasons for the anisotropy of mechanical properties in transverse (Y direction)and longitudinal (Z direction)directions are as follows:grain boundary strengthening plays a crucial role,the more grain boundaries,the higher strength and the lower plasticity.Keywords:laser metal deposition;TC4titanium alloy;mechanical properties;anisotropy;grain boundary引用格式:王安普,张峰,孙兵兵,等.TC4钛合金激光金属沉积力学性能各向异性机理研究[J ].电焊机,2022,52(4):14-20.Citation:WANG Anpu,ZHANG Feng,SUN Bingbing,et al.Study on the Mechanisms of Mechanical Property Anisotropy of TC4Titanium Alloy by Laser Metal Deposition[J].Electric Welding Machine,2022,52(4):14-20.*收稿日期:2021-11-03修回日期:2022-01-05作者简介:王安普(1969—),女,高级工程师,主要从事航空发动机冷、热部件的故障修复。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
f a c e r e s i d u a l c o mp r e s s i v e s t r e s s a f t e r L S P i n me t a l ma t r i x r e a c he s 6 7 2 MPa . Th e h a r dn e s s i n AFZ a te f r l a — s e r c l a d d i n g i S 3 3 3 HV .wh i l e t h a t i S 3 81 HV a te f r L SP.A n a n o e r y s t a l l i n e s u fa r c e l a y e r i S f o u n d b y TEM a te f r t hr e e i mp a c t s .Th e h i g h c y c l e f a t i g u e t e s t s o f l a s e r c l a d d e d s a mp l e s we r e c a r r i e d o u t b e f o r e a n d a te f r LS P.Th e r e s u l t s s h o w t h a t LS P t r e a t me n t c a n i mp r o v e t h e h i g h c y c l e f a t i g u e e n d u r a nc e l i mi t o f l a s e r c l a d d i n g t i t a n i u m a l l o y b y 1 5 . 8% . T he n a no c r y s t a l l i n e g r a i n e d s ur fa c e l a y e r wi t h r e s i d u a l c o mp r e s s i v e
Ab s t r a c t :Th e l a s e r c l a d de d s a mp l e s o f TC 4 t i t a ni um a l l o y wa s s h o c k e d by p ul s e l a s e r t o c o mp a r e t he h a r d ne s s.s u fa r c e r e s i du a l s t r e s s . mi c r o s t r u e t u r e a n d t h e f a t i g u e l i r e o f s a mp l e s b e f o r e a n d a f t e r l a s e r
( S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o n P l a s m a D y n a m i c s L a b o r a t o r y ,A i r F o r c e E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y ,X i a n , S h a a n x i 7 1 0 0 3 8 ,C h i n a )
在T C 4材料 表 面形 成 了纳米 晶层 . 对 强化 前后 的激 光熔 覆 试样 进 行 高周 疲 劳试 验 , 结 果表 明 : 激 光
冲 击强化 提 高熔覆 后钛 合金 疲 劳强度 达 1 5 . 8 %. 经分 析 , 冲击后 细 化 晶粒 和 残 余压 应 力对 高周 疲 劳性 能 的提 高起 到 了关键 作 用. 关键 词 : T C 4钛 合金 ;激光 冲 击强化 ; 激 光 熔覆 ;高周 疲 劳性 能 ; 残 余应 力 ;纳 米 晶层
中图分 类号 : T G 6 6 5
文献— 7 7 7 5 ( 2 0 1 3 ) 0 3— 0 3 3 1— 0 4
Pr o p e r t i e s i mp r o v e me n t o f l a s e r c l a d d e d TC4 Ti t a n i u m a l l o y
s a mp l e i s 2 2 5 MP a . L S P r e l i e f s t h e t e n s i l e s t r e s s a n d g e n e r a t e s 4 4 9 MP a c o mp r e s s i v e s t r e s s ,a n d t h e s u r —
s h o c k p r o c e s s i n g ( L S P ) .T h e s u f r a c e r e s i d u a l t e n s i l e s t r e s s i n h e a t a f f e c t z o n e ( A F Z )o f l a s e r c l a d d e d
激 光 冲击 强 化 对 熔 覆 后 T C 4钛 合 金 性 能 的提 高
汪 诚 , 赖 志 林 ,安 志斌 , 何卫锋 , 周 留成
( 空军工程大学 等离子体动力学重点实验室 , 陕西 西安 7 1 0 0 3 8 )
摘要 : 对T C 4钛 合金 的 熔覆 试样进 行 激光 冲 击强化 试 验 , 比较 了激 光 冲 击 强化 前后 试 样 的 显微 硬
3 4卷
3 4
Jo U RN AL OF J I A NG SU UN I V ER S I TY ( Na t u r a t S c i e n c e E d i t i o n )
d o i :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 1 —7 7 7 5 . 2 0 1 3 . 0 3 . 0 1 6
b y l a s e r s ho c k pr o c e s s i ng
W a n g C h e n g , L a i Z h i l i n , A n Z h i b i n , H e W e i f e n g, Z h o u L i u c h e n g
度、 表面残余应力、 显微组织和疲 劳性能. T C 4钛合金熔覆后 , 修 复区表 面残余拉应 力为 2 2 5 M P a ,
激光 冲 击强化 消除 了熔覆 产 生的拉 应 力 , 产生了4 4 9 MP a的残余 压 应力 , 在基 体残 留的压应 力 高达 6 7 2 MP a ; 激 光 冲击 强化后 , 修 复 区硬度 由强化 前 的 3 3 3 H V提 高到 3 8 1 HV . T E M显示: 3次冲 击后 ,
相关文档
最新文档