钛合金激光直接成形过程中温度场的数值模拟文献综述
2020-06-03 22:07:44
1.1、引言 钛合金以其超高比强度,高热强度,高耐蚀性,强低温性能,低导热系数,低弹性模量等的优异性能,获得了众多研究者和工程师的青睐。
有别于传统的制造方法,钛合金制造零件的过程采用的是增材制造,可以大大地节约资源,提高效率,而在钛合金激光直接成型过程中,温度场的模拟是非常重要的,不过鉴于实验手段的限制,无法很好地进行模拟,所以需要借助ANSYS有限元法来进行模拟。
1.2、研究现状 沈阳航空航天大学和中国科学院金属研究所研究过钴基高温合金的激光成型性能研究,采用光纤激光器和同步送粉激光成型工艺技术,实验时通氩气进行真空保护,通过一定的激光工艺参数(激光功率 1800 W,扫描速度 5 mm#183;s-1,送粉速度 18 g#183;min-1,光斑直径 3 mm)在 45 号钢基板上成功获得钴基高温合金块体样品。
通过 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱(EDS)分析以及室温拉伸和耐磨实验研究钴基合金的激光成型件性能。
结果表明钴基高温合金与基体之间形成良好的冶金结合,激光成型后的微观组织多为均匀细小的枝晶,由于存在重熔区, 使得部分枝晶发生粗化现象,但无明显缺陷,主要由 M6C,Cr23C6,CrCo 金属间化合物和#61543;-Co 基体相组成;成型件样品的拉伸 断裂断口平整,无颈缩现象,属于脆性断裂,其断裂过程是韧窝-类解理的复合断裂;成型件样品磨损表面存在犁沟磨痕,磨损 前后质量损失很小,耐磨性能优良,耐磨机制主要是磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损。
△在一定的激光工艺参数下,可以成功制备 出组织细小均匀、无明显冶金缺陷的钴基合金激光 成型样品。
△钴基合金激光成型件的拉伸断裂断口平 整,无颈缩现象,属于脆性断裂,其断裂过程是韧 窝-类解理的复合断裂。
△激光成型工艺细化了微观组织,尤其碳化 物颗粒分布,故激光成型钴基高温合金的摩擦系数 曲线比较平稳,耐磨性能优良,其磨损过程主要包 括磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。
华东交通大学的刘建书教授研究了304L不锈钢为烧结材料,综合考虑了材料的非线性物理属性、热传导、热对流及相变潜热等因素的影响,利用有限元分析软件ANSYS建立了选择性激光烧结有限元模型。
采用APDL编程语言实现了高斯热源的循环移动加载,利用ANSYS的”单元生死”技术实现了材料动态增长来完成多层烧结的模拟。
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