航空制造技术2024,Vol.67Issue(3) :45-54.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2024.03.045

热处理对选区激光熔化制备的点阵结构性能影响研究

Influence of Heat Treatment on Lattice Structures Properties Based on Selective Laser Melting

聂云飞 唐倩 李坤 王浩宇 吴海斌 王彬生 秦昌亮 杨震 石佳
航空制造技术2024,Vol.67Issue(3) :45-54.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2024.03.045

热处理对选区激光熔化制备的点阵结构性能影响研究

Influence of Heat Treatment on Lattice Structures Properties Based on Selective Laser Melting

聂云飞 1唐倩 2李坤 2王浩宇 3吴海斌 4王彬生 4秦昌亮 4杨震 5石佳5
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作者信息

  • 1. 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044;金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室,重庆 400044
  • 2. 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044;金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室,重庆 400044;高端装备机械传动全国重点实验室,重庆 400044
  • 3. 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044;国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司,鄂尔多斯 017200
  • 4. 重庆大学机械与运载工程学院,重庆 400044
  • 5. 重庆齿轮箱有限责任公司,重庆 402263
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摘要

选区激光熔化(SLM)技术因其独特的成形原理成为制备复杂点阵结构的理想工艺.以钛合金骨架和片状结构为研究对象,通过数值仿真和试验相结合的方法,分析了热处理工艺对结构微观组织、力学性能、断裂机制及吸能特性的影响规律.结果表明,固溶时效热处理后钛合金中α+β相均匀分布,固溶温度的增加会使片状α'相马氏体逐渐减少而β相增多;不同热处理状态下片状结构压缩强度为骨架结构的1.81~2.17倍,平台应力为后者的3.1倍,但两者弹性模量相当,同时热处理工艺对骨架结构力学性能影响较小而对片状结构影响较大;两类结构都表现出了45°结对角剪切断裂和断裂带传递的现象;骨架结构能量吸收效率远大于片状结构,但累积能量吸收量较低,热处理工艺没有提高被测结构的吸能性能.

Abstract

Selective laser melting(SLM)technology is an ideal process for preparing complex lattice structures because of its unique forming principle.The effects of heat treatment on microstructure,mechanical properties,fracture mechanism and energy absorption characteristics of titanium alloy skeleton and sheet structure were analyzed by numerical simulation and experiment.The results show that the α+β phase is evenly distributed in titanium alloy after solution aging heat treatment,and the α'phase martensite gradually decreases and β phase increases with the increase of solution temperature.Under different heat treatment conditions,the compression strength of sheet structure is 1.81~2.17 times that of skeleton structure,and the stress of platform is 3.1 times that of the latter,but the elastic modulus of the two is similar.At the same time,the heat treatment process has little effect on the mechanical properties of the skeleton structure and great effect on the sheet structure.Both types of structures show the phenomenon of 45° diagonal shear fracture and fracture zone transfer.The energy absorption efficiency of the skeleton structure is much higher than that of the sheet structure,but the accumulated energy absorption amount is low.The heat treatment process does not improve the energy absorption performance of the measured structure.

关键词

选区激光熔化(SLM)/点阵结构/热处理/力学性能/断裂机制/吸能性能

Key words

Selective laser melting(SLM)/Lattice structures/Heat treatment/Mechanical properties/Fracture mechanism/Energy absorption performance

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基金项目

国家自然科学基金重点项目(523350060)

国家自然科学基金面上项目(51975073)

出版年

2024
航空制造技术
北京航空制造工程研究所

航空制造技术

CSTPCD北大核心
影响因子:0.403
ISSN:1671-833X
参考文献量14
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