激光选区熔化制备钛基复合材料的熔池成分研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

材料作为当代文明三大支柱之一，在各行各业中的运用不可为不广泛，而且随着科技的飞速发展，尤其是在航空航天、电子电气、交通运输和现代化武器系统技术的探索中，单一的传统材料的性能早已远远满足不了科技对其的更高的要求，因此，在科研人员不断的努力下，复合材料应需而生。复合材料是在一定的工艺中将两种或者两种以上组织与结构、物理与化学性质不同的材料按照一定的方式结合在一起，形成的一类新的材料，它保留了原有组分材料的优点，同时也具有单一材料所无法达到的某些新的特殊综合性能，从而满足了现在高技术发展的需求。

金属基复合材料作为复合材料的重要组成部分，它是以钛、铝、镁等金属材料为基体，以碳化钛、硼化钛、碳化钛、氧化铝、氮化铝的晶须、颗粒或连续纤维为增强相，经由各种冶金锻造工艺制备而成。因其主要是为了满足航空航天技术的发展所研发出来的一种新材料，因此基体主要是选择在航空航天产业中应用较为广泛的金属。其中钛及钛合金因其比强度高、耐腐蚀性好、耐高低温等多种优良性能，在航空航天领域的金属使用总量之中占据70%左右。在军用飞机上的钛合金使用量占整个飞机总质量的41%~70%，并且这一比例仍有上升的趋势。而民用飞机随着产量的不断增加，对于钛合金的需求量也会不断扩大。但是随着航空航天等工业的飞速发展，对于金属材料的性能要求越来越高，钛和钛合金的逐渐被钛基复合材料所取代，钛基复合材料克服了钛与钛合金耐燃性耐磨性差、弹性模量低等缺点，可用作高温高压、酸碱盐等条件下的结构材料，被认为是能够改善钛材性能和拓展钛材应用的新一代材料。

钛基复合材料传统的制备方法有粉末冶金法、铸造法等。这些制备方法存在加工周期长、机械加工性能差等问题。激光选区熔化（3d打印）技术中的选择性激光熔覆技术(slm)是一种新型金属粉末快速成型技术，在小尺寸、高精度、低表面粗糙度和结构复杂的金属零件制造方面拥有独特的技术优势，已经在航空航天、医疗器械、海洋设施和国防领域成功地应用。使用选择性激光熔覆制备钛基复合材料有望改善其他传统制备方法的不足。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1、材料制备：以ti-6al-4v/tib_w钛合金为研究主体，利用激光选区熔化技术制备试样

2、材料表征：对制备的钛基复合材料试样进行结构表征，利用tem技术研究熔池横截面的相成分及分布情况

3. 研究计划与安排

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4-8周：按照设计方案，制备ti-6al-4v/tib_w钛合金样品。

第9-12周：采用tem测试技术及设备研究熔池横截面的相成分及分布情况，对ti-6al-4v钛合金试样的物相、显微结构测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]xiang, w., et al., effect of boron addition on microstructure and mechanical properties of tic/ti6al4v composites. materials design, 2012. 36: p. 41-46.

[2]chen, l., et al., thermal stability and oxidation resistance of ti–al–n coatings. surface and coatings technology, 2012. 206(11–12): p. 2954-2960.

[3]hooyar attar, mariana calin, lai-chang zhang, etal. selective laser meltingofin situ titanium–titanium boride composites: processing,microstructureand mechanical properties.acta materialia,2014(76):13-22.