al-si合金的激光选区熔化成形特性及性能的研究

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1、分类号学号M201272544学校代码10487密级硕士学位论文Al-Si合金的激光选区熔化成形特性及性能的研究学位申请人：王梦瑶学科专业：物理电子学指导教师：朱海红教授答辩日期：2015.05.21ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringCharacteristicsandPerformanceofSelectiveLaserMeltingAl-SiAlloyCandidate:WangMengyaoMajor:PhysicalElectroni

2、csSupervisor:Prof.ZhuHaihongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保

3、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要现代航空航天装备需要复杂形状的薄壁铝合金零件。Al-Si合金因具有流动性好，耐磨耐侵蚀性好，热膨胀系数低等优点，是航空航天中常用的铝合金材料之一，但传统的成形方法难以制备高性能的复杂形状的薄壁Al-Si合金零件。激光选区熔化成形技

4、术有望为复杂形状薄壁Al-Si合金零件的制备提供一种新的快速制造方法。本论文对激光选区熔化成形Al-Si合金的成形特性和性能进行了研究，获得了工艺参数与致密度、显微组织及缺陷等成形特性以及与表面粗糙度、显微硬度和常温拉伸性能等性能之间的关系，实现了致密度达99.8%以上、平均抗拉强度为505MPa、断后伸长率为3.8%的成形试样。论文的主要研究内容和结果如下：（1）首先，论文研究了工艺参数对致密度、显微组织及缺陷等成形特性的影响，获得了成形的工艺参数区间，并对成形过程中的缺陷种类及形成机理进行了分析，提出了预防方法。结果表明：当激光功率较高或层厚较小时，随着扫描速度的增加，致密度先上升后下

5、降，而当激光功率较低或层厚较大时，随着扫描速度的增加，致密度一直下降；成形试样的微观组织由-Al和共晶Si组成，Si相围绕-Al相相互连接成片；成形过程中的主要缺陷为孔隙和裂纹，孔洞的形成机制主要为气孔和工艺孔，可以通过采用合适工艺参数消除，裂纹形成原因为粗大成片的Si相所致，通过优化工艺参数和减小成形高度可以减少其倾向。（2）其次，论文研究了成形试样的表面粗糙度和显微硬度与工艺参数的关系。表面粗糙度随扫描速度的增大而增大，而显微硬度与扫描速度的关系不大，且无明显的各向异性。在优化工艺参数区间内成形试样的表面粗糙度R为13~18μm，显微硬度为a149~153Hv。（3）最后，采用优化

6、的工艺参数，实现了致密度达到99.8%且无裂纹的成形试样，其沉积态的平均抗拉强度、屈服强度、弹性模量和延伸率分别为505MPa、326MPa、75.2GPa和3.8%。关键词：Al-Si合金激光选区熔化工艺参数成形特性性能I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThereisagreatdemandforcomplexshapedthin-walledaluminiumalloypartsinmodernaerospaceequipment.Al-Sialloyhaswidelybeenusedinmodernaerospaceindustryproductionforitsgoodfl

7、uidity,wearresistance,erosionresistanceandlowthermalexpansioncoefficient.Howevertheconventionalfabricationtechnologyiescan’tbeabletofabricatecomplexshapedthin-walledAl-Sialloyparts.Selectivelasermelting（SLM）isapo