Heat-Treated Microstructures and Mechanical Properties of TA15 Titanium Alloy Fabricated by Laser Rapid Forming

Effect of Different Induction Heating Parameters on the Substrate Temperature Field during Laser Deposition Repair

“…发工件变形和开裂 [3][4][5] 。特别在钛合金等金属零件激光修复应用领域， 由于待修复工件已处于机械加工阶段 甚至是精加工阶段或是已服役的零件， 加工余量小或没有加工余量， 修复时要防止工件开裂， 也不能发生工 件变形， 因为即使很小的变形量也将破坏工件结构的完整性； 因此， 修复工件并预防变形开裂是激光沉积修 复发展和应用迫切需要解决的瓶颈难题 [6][7][8][9][10] 。 鉴 于 此 ， 提 出 一 种 采 用 预 置 基 体 表 面 温 度 场 辅 助 钛 合 金 激 光 沉 积 修 复 的 方 法 ， 这 种 温 度 场 是 通 过 水 冷 和 气 冷 的 冷 却 装 置 在 修 复 区 形 成 低 温 区 ， 并 通 过 感 应 加 热 装 置 在 近 修 复 区 形 成 高 温 区 ， 高 温 区 与 低 温 区 形 成对比， 进而构成预置基体表面温度场， 两区温度梯度通过感应加热装置对近修复区的加热来实现， 利用温 差拉伸效应主动控制消减修复过程应力,最终达到防止工件变形开裂的目的. 本 文 利 用 ANSYS 软 件 对 基 板 预 置 不 同 温 度 的 激 光 修 复 过 程 温 度 场 进 行 模 拟 ， 分 析 修 复 过 程 温 度 梯 度 的变化规律； 利用感应加热装置对钛合金 TA15 基板进行不同参数条件下的加热实验， 并采用红外热像仪对 加 热 过 程 中 的 基 板 温 度 分 布 数 据 进 行 实 时 采 集 ， 分 析 不 同 加 热 参 数 对 基 板 温 度 场 分 布 的 影 响 规 律 ， 为 修 复 过程中预置基体表面温度场的实时调控提供依据。 2 预置温度场辅助激光修复温度场模拟分析 利用 ANSYS 软件 APDL 命令及生死单元技术 [11] 分别模拟有无预置温度场作用下的激光沉积修复温度 分布云图， 模拟条件： 激光功率为 2 mW， 扫描速度为 5 mm/s， 激光光斑半径为 1 mm。模型采用的基板和沉 积材料均为 TA15, 其中沉积修复区采用 5 道双层模拟， 计算模型中基板和沉积修复区的长宽高 X×Z×Y 分别 为 30 mm×80 mm×2.5 mm, 10 mm×10 mm×0.6 mm。…”

High-Strength Steel Hot Forming Mechanics Performance and Characteristic Experimental Study

“…The effect of hot forming on the mechanical properties of materials has also attracted the attention of scholars. For example, Xing Zhongwen et al studied the effect of hot stamping process parameters such as quenching heating temperature, heat preservation time and cooling water flowrate on the mechanical properties and microstructure of hot stamped components [9] ; Jang Chao et al studied the effect of temperature, especially initial forming temperature, on the mechanical properties of hot stamped super-high strength steel steel components [10] ; Ma Ning et al put forward the concept of multilayer metal composite materials in the study of hot forming of car door beam and carried out the experiment and finite-element analysis [11] ; Jiang Chao et al studied the effect of martensite phase transformation on the material hardness and strength in term of heating temperature and stamping speed [12] ; and Xi Mingzhe et al studied the effect of the annealing temperature in laser rapid forming on TA15 titanium alloy structure and ambient tensile property [13] . Presently, the mechanical issue brought about by the gradual change microstructure formed in hot forming has not attracted the attention of domestic and foreign researchers, and from this new angle, this paper studies the mechanical properties and characteristics of hot formed high strength steels.…”