镍钛合金粉末激光选区熔化成形工艺研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.设计目的及意义

1.1引言

形状记忆合金(shape memory alloys,sma)是一种能将热能转化为机械能的具有转换能力的智能材料[][]。自1932年发现形状记忆合金以来,已有数十种合金材料被发现具有形状记忆效应,如ni-ti、cu-zn、cu-al、cu-sn等系列合金以及fesimn基合金和不锈钢等铁基合金[][]。在众多种类的形状记忆合金中,ni-ti合金具有优异的形状记忆特性包括较高的形状恢复能力、良好的力学性能和超弹性[][],已广泛应用于航空航天、人工智能、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域[],受到国内外学者的广泛关注。

1.2niti合金的应用

在汽车工业方面,王国林等[]研制了“一种采用形状记忆合金的轮胎结构”,并申请了专利。传统轮胎中多采用钢丝帘线,这种帘线的缺点是使胎体刚性较强,缓冲性能较差,该专利则使用一定比例的niti形状记忆合金取代钢丝帘线,并使之合理排布在带束层胶片内部,通过 sma的双程记忆效应,来改变胎面等部位受力分布,增加轮胎寿命,减少滚动阻力。

在人工智能领域,材料、机械和机器人工程师利用仿生设计方法,研制了多种由 sma“肌肉”主导的人工智能手[],为实现工业及假肢装置领域机器人手臂的柔性化和轻型化创造了条件。这些 sma“肌肉”主要使用了基于ni-ti形状记忆合金 sme 特性的技术,开发出由多束超细 ni-ti sma丝构成的类肌肉人造手。 这些超细合金丝的直径与人类头发丝相当,而且可收缩和弯曲。

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究内容及技术方案

2.1主要研究内容

(1)利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析选择性激光熔化niti合金成形单道、单层及块体成形规律。

(2)根据单道、单层及块体实验分析并减小甚至消除slm过程中可能会产生的缺陷,如翘曲变形、球化反应等等,以此获得一组相对较优的工艺参数。

(3)分析并测试利用较优工艺参数成形的niti合金的显微组织、相组成、形状记忆性能等。

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3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第3-7周:按照技术方案,探索并完成一种采用选择性激光熔化成形方法实现niti合金粉末成形的工艺。对该工艺中激光功率、扫描速度、扫描间距及单层厚度等参数进行一定研究,完成成单道、单层及块体的实验,获得一组较优的实验参数。

第8-11周:完成slm成形后的niti合金试件的性能分析。利用实验平台测试并分析其显微组织、相组成、形状记忆性能等。

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4. 参考文献(12篇以上)

[] leo,d.j.engineering analysis of smart material systems;john wiley amp; sons, inc.: hoboken, nj, usa, 2007.

[] fremond, m.; miyazaki, s. shape memory alloys; springer-verlag wien gmbh: new york, ny, usa, 1996.

[] 谭松树.形状记忆合金研究的最新进展应用[j].功能材料,1991,22(03):185-190.

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