超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

王维; 李新宇; 杨光; 钦兰云; 任宇航

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

1.
沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁沈阳 110136

基金项目:

国家自然科学基金(51305280,51375316);航空基金(2014ZE54020);辽宁省教育厅优秀人才项目(LJQ2014020)

详细信息

作者简介:
王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

中图分类号: TG174.44

Microstructures and mechanical properties of laser deposition of TA15 titanium alloy with ultrasonic treatment

1.
Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China

摘要: 为提高激光沉积TA15钛合金力学性能,采用ANSYS有限元动力学分析中的谐响应分析,对超声场下激光沉积修复梯形槽底部表面振幅分布及质点振动情况进行了数值模拟,并对模拟结果进行了实验验证,最后对超声场下激光沉积修复试样的综合力学性能进行了实验研究。结果表明:超声场下梯形槽底部表面各质点呈现周期性运动特点,最大振幅在1.6 m左右,对质点振幅进行测量,与模拟结果吻合较好。进行了超声场下激光沉积实验,沉积区硬度略有提高,修复试样抗拉强度提高3.2%,屈服强度提高7.1%,超声场下显微组织进行观察发现片层变短。
- 超声场 /
- 激光修复 /
- 钛合金 /
- 显微组织 /
- 力学性能
Abstract: In order to improve the mechanical property of laser deposition TA15 titanium alloy, the harmonic response analysis of the ANSYS finite element dynamic analysis was adopted, amplitude distribution and particle vibration of the bottom surface of the trapezoidal groove surface with ultrasound were simulated, and the experiments were carried out to verify the simulation results. The comprehensive mechanics performance of laser deposition layers with ultrasound was researched by experiment test. The results show that, the points of the bottom surface of the trapezoidal groove with ultrasound presents periodic motion characteristics, and the maximum amplitude is about 1.6 m, which is in a good agreement with simulation results. The laser deposition experiment with ultrasound was carried out, and the results show that the hardness of deposition repair region increases, tensile strength of deposition repair region rises by 3.2%, yield strength improves by 7.1%, and microstructures with ultrasonic field are observed that the lamellas become shorter.
- ultrasonic field /
- laser repair /
- titanium alloy /
- microstructure /
- mechanical property

[1]	Wang Huaming, Zhang Shuquan, Wang Xiangming. Progress and challenges of laser direct manufacturing of large titanium structural components[J]. Chinese Journal of Lasers, 2009, 36(12): 3204-3209. (in Chinese) 王华明, 张述泉, 王向明. 大型钛合金结构件激光直接制造的进展与挑战[J]. 中国激光, 2009, 36(12): 3204-3209.
[2]
[3]	Song Jianli, Li Yongtang, Deng Qilin, et al. Research of laser cladding forming technology[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(14): 29-31. (in Chinese) 宋建丽, 李永堂, 邓琦林, 等. 激光熔覆成形技术的研究进展[J]. 机械工程学报, 2010, 46(14): 29-31.
[4]
[5]
[6]	Li Huaixue, Gong Shuili, Sun Fan, et al. Development and application of laser additive manufacturing for metal component[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2012, 20: 25-31. (in Chinese) 李怀学, 巩水利, 孙凡, 等. 金属零件激光增材制造技术的发展及应用[J]. 航空制造技术, 2012, 20: 25-31.
[7]	Huang Weidong, Lin Xin. Research progress in laser solid forming of high performance metallic component[J]. Materials China, 2010, 29(16): 12-29. (in Chinese) 黄卫东, 林鑫. 激光立体成形高性能金属零件研究进展[J]. 中国材料进展, 2010, 29(16): 12-29.
[8]
[9]	He Ruijun, Wang Huaming. Microstructure features of laser deposited Ti-6Al-2Zr-Mo-V alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2009, 29(6): 18-22. (in Chinese) 贺瑞军, 王华明. 激光熔化沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V钛合金组织特征研究[J]. 航空材料学报, 2009, 29(6): 18-22.
[10]
[11]
[12]	Xi Mingzhe, Gao Shiyou. Research on tensile properties of inconel718 superalloy fabricated by laser rapid forming process[J]. Chinese Journal of Lasers, 2012, 39(3): 0303004-1-0303004-6. (in Chinese) 席明哲, 高世友. 激光快速成形Inconel718超合金拉伸力学性能研究[J]. 中国激光, 2012, 39(3): 0303004-1-0303004-6.
[13]
[14]	Liu Qingmei, Gong Yongyong, Hou Xu, et al. Influence of side ultrasonic treatment on solidification characterization of Al-Si eutectic alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2007, 17(2): 308-312. (in Chinese) 刘清梅, 龚永勇, 侯旭, 等. 侧部导入超声处理对共晶Al-Si合金凝固特性的影响[J].中国有色金属学报, 2007, 17(2): 308-312.
[15]	Zhao Zhongxing, Mu Yugang, Zhou Guangying, et al. The effect of ultrasonic vibration on crystallizing process of casting alloy[J]. Journal of Shenyang Institute of Technology, 1997, 16(3): 9-13. (in Chinese) 赵忠兴, 穆玉刚, 周广英, 等. 超声振动对铸造合金结晶过程的影响[J]. 沈阳工业学院学报, 1997, 16(3): 9-13.

[1]	杨广峰, 郜峰, 崔静, 薛安源. 扫描速度对300M钢熔覆C276涂层组织及性能的影响 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220328-1-20220328-9. doi: 10.3788/IRLA20220328
[2]	卞宏友, 徐效文, 刘伟军, 王蔚, 邢飞, 王慧儒. 激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220731-1-20220731-13. doi: 10.3788/IRLA20220731
[3]	杨光, 刘佳蓬, 钦兰云, 任宇航, 王维. 激光沉积TA15钛合金显微组织及高周疲劳性能研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1106003-1106003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1106003
[4]	徐滨士, 董世运, 门平, 闫世兴. 激光增材制造成形合金钢件质量特征及其检测评价技术现状(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 401001-0401001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0401001
[5]	邱星武, 吴明军, 戚燕, 刘春阁, 张云鹏, 黄崇湘. 激光熔覆Al₂CrFeCoCuNi_xTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706008-0706008(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0706008
[6]	王彦芳, 李豪, 石志强, 肖亚梅, 孙旭, 王亭. 激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806001-0806001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0806001
[7]	杨光, 刘欢欢, 周佳平, 钦兰云, 王维, 任宇航. 激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206004-0206004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0206004
[8]	钦兰云, 庞爽, 杨光, 王超, 王维. 激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506004-0506004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506004
[9]	卞宏友, 赵翔鹏, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 任宇航. 激光沉积修复GH4169合金试验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206006-0206006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206006
[10]	吴红兵, 史云龙, 杜雪, 熊瑞斌, 石松. 电脉冲处理对钛合金超精密切削的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 220002-0220002(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0220002
[11]	卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆. 感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
[12]	王维, 刘奇, 杨光, 钦兰云, 岳耀猛. 电磁搅拌辅助钛合金激光沉积修复的电磁场模拟与验证 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2666-2671.
[13]	杨光, 丁林林, 王向明, 王华明, 钦兰云. 扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2926-2932.
[14]	蒋帅, 李怀学, 石志强, 王玉岱, 黄柏颖, 周永强. 热等静压对激光直接沉积Ti60 合金组织与拉伸性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 107-111.
[15]	王衍行, 祖成奎, 陈江, 韩滨, 赵慧峰. 钡镓锗透明微晶玻璃的制备及性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1401-1405.
[16]	李靖, 李军, 何卫锋, 李玉琴, 聂祥樊, 何光宇. TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2889-2895.
[17]	吴红兵, 王朋. 钛合金超精密切削过程的数值模拟与实验分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3988-3992.
[18]	钦兰云, 王婷, 杨光, 王维, 卞宏友, 任宇航. 激光沉积修复BT20合金试验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 404-410.
[19]	杨光, 王向明, 王维, 钦兰云, 卞宏友. 激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 795-799.
[20]	唐淑君, 刘洪喜, 张晓伟, 王传琦, 蔡川雄, 蒋业华. H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1621-1626.

点击查看大图

计量

文章访问数: 420
HTML全文浏览量: 81
PDF下载量: 194
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

作者简介:
王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

Microstructures and mechanical properties of laser deposition of TA15 titanium alloy with ultrasonic treatment

计量

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

1. 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁沈阳 110136

作者简介:
王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

English Abstract

Microstructures and mechanical properties of laser deposition of TA15 titanium alloy with ultrasonic treatment

1. Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China

全文HTML

目录

留言板

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

作者简介: 王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

Microstructures and mechanical properties of laser deposition of TA15 titanium alloy with ultrasonic treatment

计量

出版历程

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

1. 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁 沈阳 110136

作者简介: 王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

English Abstract

Microstructures and mechanical properties of laser deposition of TA15 titanium alloy with ultrasonic treatment

1. Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China

全文HTML

目录

作者简介:
王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn

1. 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁沈阳 110136

作者简介:
王维(1957-),男,教授,博士,主要从事激光沉积制造/修复方面的研究。Email:wangwei1116@sau.edu.cn