镦拔增材制造金属基纳米复合材料成形件的性能及表征

• 作 者: 黎宇航
• 机 构: 燕山大学
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 增材制造 3D打印 镦粗拔长 激光熔覆 复合材料 高温金相 塑性变形

传统方式（锻造、镦粗、拔长等）加工的金属成形件最终的力学性能取决于内部显微组织的热历史依赖性,增材制造（Additive Manufacturing,AM）金属成形件更复杂的各项异性,使其力学性能和耐久性有别于前者。高性能金属构件激光增材制造（Laser Additive Manufacturing,LAM）技术以合金粉末或丝材为原料,通过高功率激光原位冶金熔化/快速凝固逐层堆积,来成形金属零件。选择合适的熔覆材料并在适宜的工艺参数下进行激光增材成形,才有可能在基体表面制备出性能优异的成形件。常规金属LAM存在疏松、气孔和未熔合等缺陷导致其性能的降低,为了消除以上缺陷,并进一步提高LAM技术制造的零件性能,本文引入了锻造中的镦粗拔长工艺,来使成形件产生冷变形达到变形强化的目的。本课题在前人的研究基础上,通过激光熔覆技术在316L基板上增材成形了316L+10%SiC和316L+6%Al₂O₃两种复合材料成形件。采用Axio Scope A1型高温金相显微镜在高温下对成形好的试件进行高温金相观测。随后在自行研发的液压系统上分别进行0次、1次、2次和3次镦粗拔长实验,使其产生塑性变形。在镦粗拔长试件之后,采用Axio Scope A1型光学显微镜观察金相组织,随后采用Phillips Rayons-X型X射线衍射仪对试件的物相组成进行观测,采用HVS-5型数显小负荷维氏硬度计对试件的显微硬度进行观察,采用Zwick Z100/SN5A型电子万能试验机进行单轴拉伸试验的力学性能测定,断口形貌采用扫描电子显微镜进行观测,采用JEM-2010型透射电子显微镜观察试件变形后产生的孪晶和位错,研究其变形机理,采用CETR UMT-3型摩擦磨损试验机在室温下进行块对环实验,研究其摩擦磨损机理。本课题目的是观察通过激光增材成形的试件是否也会通过冷变形产生变形强化,从而进一步强化试件的表面及内部性能。结果表明经过镦粗拔长工艺的增材试件其表面性能得到了进一步的提高,具有较高的理论意义和实际应用价值。