摘 要

激光选区熔化技术(SLM)是当下材料成型工艺中一种新兴工艺，特别是在现如今金属材料中的钛合金的制备中得到广泛的应用。SLM制备Ti-6Al-4V钛合金已经较为成熟，然而，激光选区熔化制备Ti-6Al-4V/TiB_w研究较少。为了研究激光选区熔化技术对钛合金组成成分的影响，本文采用的HKM250快速成形系统，通过SLM制备Ti-6Al-4V/TiB_w样品，之后运用透射电子显微镜对样品进行观察，得到样品的透射电镜衍射斑点图片，通过和数据库比对计算，标定衍射斑点图片，从而确定样品组成中Ti、Al、V及其他可能存在元素含量百分比。

关键词：激光选区熔融技术；钛基复合材料；透射电子显微镜；晶面指数；组成成分

Abstract

Selective Laser Melting(SLM) technology is a new process in the current material forming process, especially in the preparation of titanium alloys in gold materials. Selective laser melting technology for the preparation of Ti-6Al-4V titanium alloy has been relatively mature. However, there are few studies on the preparation of Ti-6Al-4V/TiB_w by selective laser melting. In order to study the effect of laser selective melting technology on the composition of titanium alloy, the HM250 rapid prototyping system provided by Wuhan Huake 3D Science and Technology Co., Ltd is used to prepare Ti-6Al-4V/TiB_w samples by laser selective melting technology. Calibrate the diffraction spot picture to determine the composition of the sample.

Key words:SLM;Ti alloy;TEM;indices of crystal face;Constituent component

目 录

摘要 Ⅰ

第一章 绪论 1

1.1背景 1

1.2钛 2

1.2.1金属钛 2

1.2.2钛合金 2

1.2.3钛基复合材料 2

1.3增材制造技术 3

1.3.1电子束增材制造技术 3

1.3.2激光增材制造技术 3

1.3.3电弧增材制造技术 4

1.4 SLM应用领域和发展现状 5

1.4.1技术原理 5

1.4.2发展现状 5

1.4.3应用领域 6

1.4.4存在问题 6

1.5透射电子显微镜 7

1.5.1显微镜的发展简史 7

1.5.2透射电子显微镜的成像原理 7

1.5.3透射电子显微镜的结构 8

1.6本文主要研究内容 9

第二章 实验材料及分析方法 10

2.1 实验材料 10

2.2 实验设备 10

2.3 实验流程 11

2.4 混料成型 12

2.4.1 混粉工艺 12

2.4.2 成型工艺 12

2.5 金相试样制备 13

2.6 测试仪器 14

第三章TEM透射电镜衍射斑点图片的标定及分析 15

3.1标定方法 15

3.1.1计算晶面数据 15

3.1.2获取物相数据库 15

3.1.3比对数据库 15

3.2实验晶面数据计算 16

3.3Ti、Al、V三元相图物相数据库获取及比对 17

3.3.1Ti₂AlV相数据比对及计算处理 17

3.3.2TiAl₂V相数据比对及计算处理 19

3.3.3TiAlV₂相数据比对及计算处理 21

3.4Ti、B二元相图物相数据库获取及比对 23

3.4.1Ti₂B相数据比对及计算处理 24

3.4.2TiB₂相数据比对及计算处理 26

3.4.3TiB₁₂相数据比对及计算处理 27

3.5Al、B二元相图物相数据库获取及比对 29

3.6V、B二元相图物相数据库获取及比对 31

3.6.1V₃B₂相数据比对及计算处理 32

3.6.2VB₂相数据比对及计算处理 34

3.6.3V₅B₆相数据比对及计算处理 35

3.7计算数据分析 37

3.7.1实验数据分析和结论 37

3.7.2实验结果影响因素分析 37

第四章 结论 39

参考文献 40

致谢 41

附录 42

附录A论文所用原材料费用一览表 42

附录B论文测试及分析费用一览表 42

第一章 绪论

1.1背景

材料作为当代文明三大支柱之一，它的运用不可谓不广泛，尤其是在航空航天、电子电气、交通运输和现代化武器系统技术的探索中，单一的传统材料的性能早已远远满足不了科技对其的更高的要求。因此，在科研人员不断的努力下，复合材料应需而生。复合材料是由两种或者两种以上组织与结构、物理与化学性质不同的材料按照一定的方式结合形成的一类新型材料。复合材料不但能保持原有组成材料的重要特色性能，而且通过复合效果使材料中各组成成分的性能相互补充，获得了许多全新的优良性能。

金属基复合材料作为复合材料的重要组成部分，它是以钛、铝、镁等金属材料为基体，以碳化钛、硼化钛、碳化钛、氧化铝、氮化铝的晶须、颗粒或连续纤维为增强相，经由各种冶金锻造工艺制备而成^[21]。其主要是为了航空航天技术的发展所研发出来的一种新材料，因此基体是选择在航空航天产业中应用较为广泛的金属。其中钛系材料因其优良的力学性能如比强度高、抗腐蚀性好、抗高低温等脱颖而出，在航空航天领域的金属使用总量之中占比近70%。军用飞机上的钛合金使用量一般占整个飞机总质量的一半，最高甚至可占整个飞机总质量的70%，在民用飞机领域，钛合金的消耗量也是一年比一年多。

面对日新月异的科学技术，在材料的性能方面的要求也越发的苛刻。钛基复合材料相对于之前的钛系材料，在高温高压和高酸高碱的环境下依然可以保持良好的力学性能，被认为是未来钛系材料的重要研究方向。