文档介绍：分类号学号 51**********
学校代码 10487 密级
博士学位论文
粉末激光快速成形与等静压复
合过程工艺与数值模拟研究
学位申请人: 杜艳迎
学科专业: 材料加工工程
指导教师: 史玉升教授
副导师: 魏青松副教授
答辩日期: 2011 年 7 月 6 日
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering
Process and Numerical Simulations on
Combined Process of Powder Laser Rapid
Forming and Isostatic Pressing
Ph. D. Candidate :Du YanYing
Major :Materials Processing Engineering
Supervisor :Prof. Shi Yusheng,
Associate Prof. Wei Qingsong
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
July, 2011
独创性声明
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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
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日期: 年月日
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不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学博士学位论文
摘要
粉末激光快速成形技术主要包括选择性激光烧结与选择性激光熔化,它们都具有
成形周期短、不需要使用模具,能成形高复杂形状制件等优点,但同时也具有内部
存在孔隙、强度差、成形大尺寸的完全致密金属制件比较困难等缺点。等静压技术
能够提高制件的致密度、具有均匀的微观结构以及没有成分偏析,但对复杂形状的
制件,金属包套的制作比较困难。将快速成形与等静压技术结合,可以取长补短,
是快速制造复杂金属制件的新方法。近年来,国际上已经出现了粉末激光快速成形
与等静压复合过程的相关报道。选择性激光烧结制件密度比较低(38%左右),需要经
过脱脂、冷等静压、烧结、热等静压等后处理步骤,过程比较繁琐。而选择性激光
烧结制件直接热等静压结果不理想。虽然选择性激光熔化制件密度比较高(90%左
右),但对它直接进行热等静压时,要求表面没有连通的孔隙。因此粉末激光快速成
形与等静压复合过程研究还处于起步阶段。由于等静压成形过程中制件的尺寸变化
比较大,为了能达到近净成形(即不需要机加工或极少机加工的工艺)的目的、减小实
验次数、降低成本,有必要对等静压过程进行数值模拟。关于这方面的报道也很少,
而且数值模拟结果不理想。
针对以上研究现状,本文以快速成形方法制造复杂形状的致密金属为目的,对快
速成形制件的不同后处理方法和致密化机理进行进一步研究,包括选择性激光烧结\
冷等静压\热等静压,选择性激光烧结制件的直接热等静压以及选择性激光熔化制件
的热等静压过程。并对这些过程进行了数值模拟。从而进一步发展粉末激光快速成
形技术,拓宽其应用领域。因此,本研究具有比较大的理论和现实意义。
首先对选择性激光烧结\冷等静压\热等静压过程进行研究。由于选择性激光烧
结制件相对密度比较低,在冷等静压中以粉末的重排靠近以及塑性变形机制为主,
冷等静压后内部的大孔隙明显减少,粒子边界仍然可区分。在热等静压前制件的致
密度已经比较高(90%以上),所以致密化过