CO2激光熔覆直接制造Ni/TiC梯度功能材料研究

论文摘要

本文用CO2激光熔覆直接制造技术制备了Ni/TiC梯度功能材料,并用有限元分析方法进行了材料应力缓和设计,找出了激光直接制造法制备Ni/TiC梯度功能材料的梯度成分分布指数p、梯度材料层数n、梯度材料单层厚度h对残余应力的作用规律,并且当p=1、n=11、h尽可能小时可获得最佳的应力缓和效果。提出了体积送粉率的概念,并指出体积送粉率的工艺控制是梯度功能材料获得良好成形质量的必要条件。通过梯度功能材料和相应单层材料的对比研究,发现相同成分材料具有相同的物相组成和显微组织。对制备的Ni/TiC材料进行了物理和机械性能测试,获得了具有实际应用价值的数据。研究了Ni/TiC梯度功能材料的机械性能(硬度、耐磨性、抗热疲劳和抗热震性)和物理性能(密度、热膨胀特性和导热特性)以及工艺因素对它们的影响规律,为激光直接制备Ni/TiC梯度功能材料提供了实验数据与理论依据。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 FGM 国内外研究发展现状
• 1.2.1 FGM 的概念
• 1.2.2 FGM 的特点和分类
• 1.2.3 FGM 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的和内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 熔覆粉末
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 Ni/TiC FGM 的结构设计
• 2.3.2 Ni/TiC FGM 的DLF 制备工艺研究
• 2.3.3 Ni/TiC FGM 的成分及组织结构分析
• 2.4 Ni/TiC FGM 的性能评价
• 2.4.1 物理性能测试
• 2.4.2 力学性能测试
• 2.4.3 抗热疲劳测试
• 2.4.4 抗热震测试
• 2.4.5 耐磨性能的测试
• 第三章 Ni/TiC FGM 结构设计研究
• 3.1 引言
• 3.2 Ni/TiC FGM 结构设计
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 物理性能参数
• 3.2.3 有限元模型
• 3.2.4 初始条件与边界条件
• 3.2.5 Ni/TiC FGM 模拟结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 Ni/TiC FGM 的DLF 制备工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 DLF 工艺参数对熔覆层宏观质量的影响
• 4.2.1 DLF 工艺参数对单道单层宏观质量的影响
• 4.2.2 DLF 工艺参数对多道单层宏观质量的影响
• 4.2.3 DLF 工艺参数对单道多层宏观质量的影响
• 4.2.4 DLF 工艺参数对多道多层宏观质量的影响
• 4.3 Ni/TiC FGM 制备
• 4.4 本章小节
• 第五章 Ni/TiC FGM 组织结构特征
• 5.1 引言
• 5.2 相组成和微观结构
• 5.2.1 相组成分析
• 5.2.2 微观结构分析
• 5.3 本章小节
• 第六章 Ni/TiC FGM 的性能研究
• 6.1 引言
• 6.2 物理性能
• 6.2.1 密度和相对密度
• 6.2.2 热膨胀系数
• 6.2.3 热导率
• 6.3 力学性能
• 6.3.1 硬度
• 6.3.2 弹性模量
• 6.3.3 弯曲强度
• 6.3.4 断裂韧性
• 6.4 断口形貌
• 6.5 抗热疲劳和抗热震性能
• 6.6 磨损性能
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文和其他成果
• 摘要
• Abstract
• 致谢