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铝合金粉末激光溶化成形的基础研究
研12-4班
学生:张洪磊
学号:2012200314
进入二十一世纪,随着航天航空技术的快速发展,我国已经步入了一个航天强国的行列,部分航天科技技术已经领先于其他发达国家,但是相对一些航天科技精密零件制造技术来说与发达国家相比还是有一定的差距,特别是如何减轻零件的重量、提高零件的精度、强度、韧性等方面我国还存在较大的差距[25]。针对这一问题,我国在把握前沿,追求先进制造技术的步伐中紧跟时代,付出了很大的努力,但同时也取得了一定的成绩。特别是当下我国的先进制造技术有了很大的突破性进展,尤其是先进制造技术设备的研制成功更有利的推动了先进制造技术的快速发展,更有利的推动了各个高校和科研院所在先进技术方面的基础研究,也为我国的先进制造技术的发展驻足了新的创新活力。但是我国在制造航空航天精密零件过程中还存在不少缺陷,比如:如何提高精度、减轻零件质量、增强零件的硬度和韧性。针对这一缺陷在刘锦辉导师的指导下,在研究生阶段做关于以铝为主要原料,同时加入适度纯铜材料所做的粉末激光溶化成形基础研究,铝铜合金在是一种非常常见的变形铝合金,也是铝合金材料当中的一种强化热处理的合金。
一、立题依据
本课题所做的关于粉末激光溶化成形技术与传统加工方法相比有很大的不同,其中,一方面可以制造精度较高、质量较轻、曲面复杂多变的航空航天零部件;另一方面可以在周期较短的时间内快速加工出符合设备的精密零件,同时加工出的复杂零件能够很好的满足航空航天所要求的强度和韧性。
本研究方法可以更好地了解材料的性能以及合金材料的合金相奠定一定的基础。更好地为加工实际航空航天零部件提供理论依据。在现代工业发展快速发展,对轻型高强度合金提出了更高的要求,因此,在使零件不失韧性的前提下,如何提高零件的强度和硬度,探索出更加适合有利于提高零件强度、韧性的合金材料。
在一些发达国家已经开始把铝合金材料的零件应用到汽车、航天领域,取得的显著地成效,这样一来就可以使铝合金零部件在精度达到要求的前提下,可以还好的减轻汽车的重量、提高发动机性能,同时为节约能源、保护环境做出拥有的贡献。
国外:我国在铝合金粉末研究方面与发达国家相比还比较落后,就铝合金粉末材料的研究方面来说,国外起步比较早比如:德国、美国等国家[10]。他们所研究的是关于铸铝合金粉末激光熔化成形技术如:铝合金的SLM成形过程中氧化膜的产生机理及工艺的影响规律和影响结果进行了研究,以及“铝-硅、铝-硅-镁”等粉末材料的合成,然后对其微观组织和性能进行检测和研究,特别是在加工过程中,上述铝合金粉末在温度变化、对其硬度、韧性的影响。最后对其试验件进行热处理,观察热处理以后试验件的强度、硬度、韧性变化情况。
发展趋势:随着现代航空航天领域技术的快速发展,各个国家都争先恐后的往创新国家的行列里迈进,必然会引导国家战略顶层再次审视先进制造技术在国家发展中的重要作用,由于先进制造技术能够给飞机、火箭等航空航天器的零件加工带来优越的性能,因此各个国家必将把合金粉末材料作为复杂零件加工的首选,因为合金粉末材料具有优越的组织性能和抗拉强度和一定的韧性,如:铝合金粉末材料,“铝-铜、铝-硅、铝-硅-镁、铬-镍”等,其目的就是减轻航空航天器的重量、提高航天器的性能,提高零件精度、强度,这些方面也是国外一直发展的方向[14]。
,尚缺少的研究条件和拟解决的途径
已具备的研究条件:项目组于2003年开始SLM技术及装备的研究与开发,并于2005年参与完成了国内商品化的SLM装备(图3a)。
图3项目组自主研制的商品化SLM装备(a)及成形的高质量金属零件(b)
光纤激光选择性激光熔化成形系统
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