TC18钛合金电子束熔丝成形技术研究

《TC18钛合金电子束熔丝成形技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、制造技术研究2015年8月第4期TC18钛合金电子束熔丝成形技术研究黄志涛锁红波巩水利杨光杨洋董伟杨帆（北京航空制造工程研究所，北京100024）摘要：简要介绍了电子束熔丝成形的技术特点及应用，通过对TC18高强钛合金电子束熔丝成形技术变形控制、缺陷控制和力学性能调控三大关键技术的研究，概述了该成形技术在TC18钛合金结构成形中的最新研究进展；总结了工程应用中存在的问题，归纳出电子束熔丝成形技术发展中存在的一些主要基础科学问题。关键词：电子束熔丝成形；TC18高强钛合金；变形；缺陷；性能StudyonTC18TitaniumAlloybyElectronBeamWireDeposi

2、tionHuangZhitaoSuoHongboGongShuiliYangGuangYangYangDongWeiYangFan(BeijingAeronaticalManufacturingTechnologyResearchInstitute,Beijing100024)Abstract：Thetechnicalcharacteristicsandapplicationsofelectronbeamwiredeposition(EBWD)arebrieflyreviewed.TheresearchstatusofTC18highstrengthtitaniumalloybui

3、ldbyEBWDareintroducedbythestudiesonthethreekeytechnologiescontainingdeformationcontrol,defectscontrolandregulationofmechanicalproperties.ThemainbasicscientificissuesexistinginthedevelopmentofEBWDtechnologyarealsoconcludedbysummarizingtheproblemsinengineeringapplication.Keywords：electronbeamwir

4、edeposition；TC18highstrengthtitaniumalloy；deformation；defect；mechanicalproperties[10～13]1引言结构制造。TC18钛合金是一种析出相强化的过渡型α-β钛合金，具有高强度、高塑性、淬透性好和焊[1～4]电子束熔丝成形技术是基于“离散-堆积”原接性好等优点，已在飞机加强框、梁以及起落架等高理发展起来的一种高效率金属结构直接制造技术，其负载的大型复杂结构件上得到了广泛应用。因而，将工作原理是：在真空成形环境中，利用具有高能量的电子束熔丝沉积成形技术应用于TC18钛合金大型复电子束作为热源，将送进的金属丝

5、材熔化，按照规划杂结构制造，是电子束熔丝成形技术的一个重要发展好的成形路径，逐点逐层堆积，直至成形出近净成形方向。国外尚未见到关于TC18电子束熔丝成形的相关的金属零件。由于该技术具有成形速度快、柔性好等报道。本文研究TC18钛合金电子束熔丝成形技术变形特点，特别适用于大型复杂金属结构的高效整体化成控制、缺陷控制及力学性能调控技术，介绍该技术研形，因此在国内外武器装备研制中得到越来越多的重究的最新进展，归纳目前存在的主要问题。视，特别在某些使用传统方法制造成本高、周期长的大型复杂关键结构的制造中显示出巨大的应用前景。2主要研究进展北京航空制造工程研究所针对电子熔丝成形技术作了[5～

6、9]大量研究，并于2012年率先实现了电子束熔丝成形变形控制、缺陷及内部质量控制以及力学性能调钛合金次承力结构的装机应用，下一步目标是主承力控是大型金属结构电子束熔丝成形技术发展所面临作者简介：黄志涛（1982-），博士，材料科学与工程专业；研究方向：金属增材制造技术研究。收稿日期：2015-08-1014制造技术研究航天制造技术的三大关键技术，是电子束熔丝成形技术推广与应用的关键基础问题。2.1变形控制技术研究(a)电子束熔丝成形过程是在运动点热源线性扫描a原工艺b新工艺作用下、以熔丝堆积为特点的动态非均匀熔化/凝固过图2成形工艺程，电子束扫描过程中制件局部温度梯度非常大，由此产

7、生的热应力十分显著，部分应力通过变形得到释放。随着结构尺寸变大，变形量在零件边缘呈现惊人的放大效应；如果零件强度不足以约束内应力，还会发生开裂现象，严重时会导致零件报废，造成巨大的经济损失。因此，变形问题是阻碍大型复杂构件电子a原工艺变形量25mm/1000mmb改进工艺变形量5mm/1000mm图3变形控制束熔丝成形应用的重大技术障碍之一。对钛合金电子束熔丝成形过程中的变形情况进2.2内部质量与缺陷控制技术研究行了数值模拟。试验选取三种平板填充方式：单一路-3由于电