1. 本选题研究的目的及意义
钛合金由于其优异的综合性能,如高比强度、良好的耐腐蚀性和生物相容性等,在航空航天、生物医疗、海洋工程等领域得到广泛应用。
然而,传统的钛合金材料在耐磨性、高温强度等方面仍有不足,限制了其更广泛的应用。
选择性激光熔覆(SLM)作为一种先进的增材制造技术,为制备高性能钛合金材料提供了新的途径。
2. 本选题国内外研究状况综述
选择性激光熔覆技术制备金属基复合材料是近年来国内外研究的热点之一,Ti-6Al-4V/TiBw钛合金因其优异的性能而备受关注。
国内方面,清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等高校在选择性激光熔覆制备Ti-6Al-4V/TiBw钛合金方面取得了一系列成果。
研究表明,选择性激光熔覆可以有效地制备出致密的Ti-6Al-4V/TiBw钛合金,TiBw的添加可以显著提高合金的硬度、耐磨性和高温力学性能。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本选题将以Ti-6Al-4V钛合金粉末和TiBw粉末为原料,采用选择性激光熔覆技术制备Ti-6Al-4V/TiBw钛合金,通过控制激光功率、扫描速度、粉末feeding等工艺参数,获得不同TiBw含量和分布的熔覆层。
利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段对熔覆层的宏观形貌、显微组织、物相组成、界面结构等进行系统表征和分析,并结合理论分析和数值模拟,深入研究TiBw的添加对Ti-6Al-4V合金组织形貌的影响规律和作用机制。
具体研究内容如下:
1.选择性激光熔覆Ti-6Al-4V/TiBw钛合金工艺研究研究不同激光功率、扫描速度、粉末feeding量等工艺参数对熔覆层形貌、组织和性能的影响。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用实验研究和理论分析相结合的方法,具体步骤如下:
1.文献调研阶段:针对选择性激光熔覆技术、Ti-6Al-4V/TiBw钛合金、组织形貌分析等方面进行广泛的文献调研,了解国内外研究现状、最新进展和发展趋势,为本研究提供理论基础和技术支持。
2.材料制备阶段:以Ti-6Al-4V钛合金粉末和TiBw粉末为原料,利用选择性激光熔覆技术制备Ti-6Al-4V/TiBw钛合金熔覆层。
通过正交实验设计方法,优化激光功率、扫描速度、粉末feeding量等关键工艺参数,获得成形质量良好、组织性能优异的熔覆层。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.TiBw形貌控制:本研究将探索新的TiBw粉末预处理方法,控制TiBw的形貌和尺寸分布,以提高其在熔覆过程中的分散性和与基体的结合强度,进而改善熔覆层的组织均匀性和力学性能。
2.熔池动力学分析:本研究将结合数值模拟方法,深入分析TiBw的添加对熔池流动和凝固过程的影响,揭示TiBw的运动行为和分布规律,为优化熔覆工艺、控制TiBw的分布提供理论依据。
3.界面反应机制研究:本研究将利用透射电子显微镜(TEM)等先进的分析测试手段,深入研究TiBw与Ti-6Al-4V基体的界面反应机制,分析界面反应产物对组织形貌的影响,为提高TiBw与基体的结合强度、改善界面性能提供理论指导。
6. 计划与进度安排
第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲
第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文
7. 参考文献(20个中文5个英文)
1. 张鹏. 激光熔覆Ti-6Al-4V/TiB/TiC复合涂层的组织与性能研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2022.
2. 刘洋. 激光熔覆Ti-6Al-4V-xB合金的组织与性能研究[D]. 山东科技大学, 2022.
3. 秦昌盛, 王建, 曾晓雁, 等. 激光熔覆Ti-6Al-4V/TiB2涂层的组织与磨损性能[J]. 中国激光, 2021, 48(05): 0502001.
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