ZL205A鋁合金粉末的選區(qū)激光熔化成形工藝及其組織性能研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG242學(xué)號：150308520411南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）ZL205A鋁合金粉末的選區(qū)激光熔化成形工鋁合金粉末的選區(qū)激光熔化成形工藝及其組織性能及其組織性能研究研究碩士研究生：梁小文導(dǎo)師：徐志鋒教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：材料工程所在單位：航空制造工程學(xué)院答辯日期：2017年12月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要ZL205A合金是一種高強(qiáng)韌鑄造鋁合金，具有高比強(qiáng)度和剛

2、度，是航空航天領(lǐng)域中一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件用的主要合金材料。但其鑄造性能較差，另外，鋁合金零件的形狀和結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜化，性能要求高，采用傳統(tǒng)的鋁合金鑄造成形技術(shù)已經(jīng)難以實現(xiàn)。本文以ZL205A合金粉末為研究對象，主要研究ZL205A合金粉末的SLM成形工藝參數(shù)及其成形件的顯微組織和力學(xué)性能，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：研究了選區(qū)激光熔化成形的工藝參數(shù)對ZL205A合金粉末SLM成形試樣致密度的影響及規(guī)律，在其他工藝參數(shù)一定條件下，鋪粉層厚對試樣致

3、密度的影響不大。獲得了ZL205A合金粉末SLM成形的最優(yōu)化工藝參數(shù)為：激光功率450W，掃描速度為1200mms~1400mms，掃描間距0.09mm，層厚40μm，其致密度可達(dá)到98%。論文對ZL205A合金粉末SLM成形試樣的顯微組織進(jìn)行分析，ZL205A合金粉末SLM成形試樣的微觀組織非常細(xì)小，αAl基體相尺寸大約為1μm左右，固溶相α首先結(jié)晶，而大部分的Cu元素存在液相中，由于快速冷卻，Cu元素析出受阻，隨后形成Al2Cu相。

4、Al2Cu相在αAl基體中分布比較均勻，并將αAl基體分割成小島狀。其顯微組織分為三個區(qū)域：細(xì)晶區(qū)、熱影響區(qū)和粗晶區(qū)。試樣的顯微組織不是完全均勻的，細(xì)晶區(qū)為組織細(xì)小的晶粒；粗晶區(qū)是熔池搭接區(qū)或重熔區(qū)，為組織較粗大的晶粒。在其他工藝參數(shù)一定的范圍內(nèi)，隨著掃描速度的增大，SLM成形ZL205A合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當(dāng)掃描速度為1000mms時，拉伸試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為281MPa和221MPa，延伸率為4.

5、2%。選區(qū)激光熔化過程中，試樣內(nèi)部之間的熱影響導(dǎo)致SLM成形ZL205A合金在XY截面的平均硬度均要高于XZ截面的硬度。當(dāng)激光能量密度為140Jmm3和112Jmm3時，SLM成形ZL205A合金試樣斷口處有較多明顯的細(xì)小韌窩產(chǎn)生，是典型的韌性斷裂，表面有少量的球狀顆粒，少量的圓孔應(yīng)是熔化過程中將惰性氣體氬氣包裹在熔池里所導(dǎo)致的。而當(dāng)激光能量密度分別為80Jmm3和62Jmm3時，合金試樣的斷口處韌窩較少，可以明顯地看到一些未熔鋁合金粉