鈦基梯度功能材料激光快速成形技術(shù)研究的開題報(bào)告

鈦基梯度功能材料激光快速成形技術(shù)研究的開題報(bào)告開題報(bào)告一、研究背景與意義鈦及其合金是一類重要的結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的耐腐蝕性、生物相容性、高強(qiáng)度、高剛性等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療健康、造船、汽車、能源等領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝如鑄造、鍛造等存在著成本高、生產(chǎn)周期長、加工難度大等問題。因此，開發(fā)一種高效、精確、靈活的成形工藝對于鈦及其合金材料的推廣應(yīng)用具有重要的意義。激光快速成形技術(shù)（LaserAdditiveManufacturing,LAM）是一種以三維實(shí)體為目標(biāo)，基于CAD數(shù)字模型，采用激光能量聚焦、層層堆積成形的新型成形工藝。它具有成型精度高、材料浪費(fèi)少、生產(chǎn)周期短、易于實(shí)現(xiàn)“零庫存”等優(yōu)點(diǎn)，在鈦及其合金材料的生產(chǎn)中備受關(guān)注。尤其是鈦基梯度功能材料，其具有材料性能逐漸變化的特點(diǎn)，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的高端材料。因此，開展“鈦基梯度功能材料激光快速成形技術(shù)研究”具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。二、研究內(nèi)容和方法（一）研究內(nèi)容1.鈦基梯度功能材料的設(shè)計(jì)與制備結(jié)合不同工程應(yīng)用領(lǐng)域的需要，設(shè)計(jì)出不同材料性能要求的鈦基梯度功能材料。選用激光快速成形技術(shù)，采用不同比例的Ti、Ta、TiN等粉末材料，研究控制激光成形過程中材料成分的分布規(guī)律，制備出具有梯度功能的材料。2.梯度材料結(jié)構(gòu)與性能分析采用斷口分析、XRD、SEM等手段，對所制備的梯度材料進(jìn)行形貌和組織結(jié)構(gòu)表征，分析其組成與原始材料成分比例的關(guān)系，探究梯度材料的微觀結(jié)構(gòu)性能及演化規(guī)律。3.快速成形過程中梯度材料的形變變化與力學(xué)性能測試結(jié)合數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測試，研究激光成形過程中的成形原理及材料形變變化規(guī)律，分析材料的力學(xué)性能，并通過對梯度材料的拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)等多種力學(xué)性能的測試，研究梯度材料的綜合力學(xué)性能。（二）研究方法1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開展激光快速成形實(shí)驗(yàn)室的制備實(shí)驗(yàn)和性能測試實(shí)驗(yàn)。2.采用SEM、XRD、TEM等表征手段，對梯度材料進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)分析和組分分析。3.結(jié)合Ansys、ABAQUS等數(shù)值仿真軟件，開展成形過程中梯度材料的形變分析和力學(xué)性能仿真分析。三、研究成果與意義（一）預(yù)期成果1.成功制備出鈦基梯度功能材料，并對其結(jié)構(gòu)、組成以及力學(xué)性能進(jìn)行全面的表征。2.梯度材料的成形過程中，成功實(shí)現(xiàn)控制材料成分的分布規(guī)律，為材料成形過程提供了理論依據(jù)。3.研究深入研究鈦基梯度功能材料的形變變化和力學(xué)性能變化規(guī)律，為材料領(lǐng)域提供新的研究思路和范式。（二）研究意義1.提高鈦及其合金材料的生產(chǎn)效率和制造精度。2.拓展鈦及其合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高端制造領(lǐng)域的應(yīng)用。3.探索鈦基梯度功能材料的制備和設(shè)計(jì)方法，為制備其他材料的功能特性提供新思路和方法。4.促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的深入合作，提升中國材料科學(xué)技術(shù)的核心競爭