熔覆面积及热处理对增材制造钛合金构件的组织影响研究文献综述

 2021-10-06 12:32:56

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熔覆面积及热处理对增材制造钛合金构件的组织性能影响研究

1.引言

钛合金具有低密度、高强度及优良的抗腐蚀性能等特性，因而在航空航天、医疗器械和化工领域有非常广阔的应用前景。然而由于钛合金昂贵的原料以及高成本的后续加工，其开发和应用一直受到限制。因此开发短流程、高效率的成形与加工工艺是降低钛合金成本的必要手段。

目前钛合金的制备方法主要有熔铸法(MC)、粉末冶金法(PM)和增材制造法(AM)。熔铸法的主要缺点是所制备的合金容易出现成分、组织偏析和晶粒粗大；而粉末冶金法所制备的钛合金所需工艺周期长，且致密度不高。增材制造相较前两种方法而言，其采用的是材料逐层累加的方式来制造实体零件，省去了刀具、夹具及多道加工工序，极大提高了制造零件的柔性和加工速度，缩短了产品技术开发的周期，并且未熔化的钛合金粉末材料可以全部回收，降低生产成本。因此采用增材制造技术来制备钛合金构件无疑能使钛合金得到更广泛的应用[1]。

2.增材制造技术简介

增材制造技术的工艺方法主要有电子束熔融技术、激光熔融成形技术、立体光刻、形状金属沉积技术、超声波增材制造技术等。

电子束熔融技术是指通过计算机控制电子束，选择性地熔化金属粉末，层层累加从而获得金属零件的技术[2]。激光熔融成形技术是将激光熔覆技术和快速成形原理相结合的一种工艺，利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合金与基材表面快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程[3-5]。立体光刻工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地黏在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型[6]。一般采用环氧树脂作为材料。形状金属沉积技术做作为增材制造中相对比较新的技术，其采用钨极惰性气体保护电弧焊技术和线材来制造致密的零件，组件在保护气氛中逐层叠加生产，焊接机器直接由计算机辅助设计模型所控制[7]。超声波增材制造技术是一种建立在超声波金属焊接上的快速成形工艺，能够在室温或接近室温的情况下制造金属基复合材料[8]。

本论文实验内容主要着重对电子束熔融技术（EBM）制备的钛合金构件的组织性能进行深入探讨和研究。

3.电子束熔融技术（EBM)的工艺及影响因素

3.1国内外EBM技术的发展状况

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