成形角度对激光选区熔化成形CoCrMoW合金的影响

以自主制备的气雾化CoCrMoW合金球形微细粉末为原料,采用激光选区熔化(SLM)工艺成形出与加工平面成不同角度的试样,并研究其显微组织与物理力学性能。结果表明:成形试样主要由FCC的γ相和HCP的ε相组成。随着成形倾斜角度的增大,试样的相对密度呈现先减小后增大的趋势,倾斜角为90°时,试样密度最高,相对密度达到99.2%;表面粗糙度呈现先增加后减小的趋势,在0°时达到最小值7.84μm,在15°时达到最大值19.85μm;抗拉强度、伸长率及显微硬度大致呈现先增大后减小的趋势,抗拉强度和显微硬度在60°时达到最大值,分别为1174MPa和412.5HV,伸长率在45°时达到最大值12.9%。     

18Ni300模具钢逆铺粉方向不同倾斜角激光选区熔化成形工艺研究

为研究逆铺粉方向不同倾斜角度对金属零件激光选区熔化成形质量及力学性能的影响,分别制备出逆铺粉方向下不同倾斜角的18Ni300模具钢金属试样,并对其相对密度、表面粗糙度和硬度进行研究。结果表明:随着倾斜角的增大,在5°和10°时会出现塌陷和挂渣现象,试样的相对密度先减小后增大,表面粗糙度值先增大后减小,硬度先减小后增大,在0°时能够得到表面质量最优、相对密度与硬度最大的试件。     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究AlSi7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350W、扫描速度1400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

高致密度激光选区熔化Inconel 718合金中的微小孔隙缺陷和拉伸性能

本文采用激光选区熔化技术制备了高致密度Inconel 718合金试样，研究了工艺参数（激光功率，扫描速度）对合金试样致密度的影响规律，分析了孔隙缺陷的形成原因，对比研究了微小孔隙缺陷存在条件下的拉伸性能变化，并比较了热处理对不同致密度合金力学性能影响。实验结果表明：工艺参数的改变决定了激光与粉末相互作用的模式，在较高激光功率、低扫描速度条件下发生了“匙孔”模式，气孔较多，致密度降低；当功率减小或者扫描速度增大会由“匙孔”模式向“热传导”模式转变，气孔较少，致密度会升高；但是当激光功率过小或者扫描速度过大时产生未熔合孔隙缺陷，使得材料的致密度出现大幅度减小的现象。拉伸测试结果表明，激光选区熔化成形Inconel 718合金的强度并不会随着致密度的增大呈严格单调增大的变化趋势，微小孔隙缺陷的形貌、数量和尺寸也会对拉伸性能产生影响。SIDA热处理可以大幅提高激光选区熔化成形Inconel 718合金的显微硬度及抗拉强度，但塑性呈显著降低。     

选区激光熔化制备AlCoCrFeNi高熵合金的成形性能

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了AlCoCrFeNi高熵合金,研究了激光工艺参数对成形性、致密度、微观组织以及力学性能的影响。结果表明,随体能量密度的增加,致密度逐渐增加,最佳的SLM参数为激光功率50 W,扫描速度300 mm/s,扫描间距70 μm,层厚30 μm。铸态和SLM态合金是由无序BCC相(A2)和有序BCC相(B2)组成的双相体心立方结构,由于细晶强化作用,选区激光熔化试样具有比铸态试样更高的显微硬度,但是压缩屈服强度降低,原因是选区激光熔化合金中存在裂纹、孔洞等缺陷。     

选区激光熔化Inconel 625合金的热处理工艺及其性能研究

利用OM、SEM、维氏硬度仪、万能材料试验机等仪器研究固溶+时效热处理对选区激光熔化技术(SLM)加工的Inconel 625零件力学性能、残余应力以及显微组织的影响。结果表明,试样经过950～1200℃的固溶处理以及750℃的时效处理后,其显微硬度略微下降,抗拉强度提高,屈服强度降低,伸长率增加;试样的残余应力明显减小;晶内强化相γ'相数量明显增加并聚集长大,有害相M_(23)C_6数量明显减少并分布在晶界上。     

分区尺寸对选区激光熔化成形316L表面结构的影响

分区扫描策略对选区激光熔化成形件的表面质量有重要影响，而目前分区尺寸对成形件表面结构的影响规律尚不清晰。为进一步提高选区激光熔化成形带支撑悬垂结构的表面质量及尺寸精度，以带支撑方形悬垂结构为研究对象，结合数值模拟与成形试验从表面原始轮廓的形状误差、波纹度与表面粗糙度三个不同波距的表面结构进行研究。研究结果表明：随着分区尺寸的减小，成形件表面边缘的翘曲高度逐渐降低，但相邻分区之间的轮廓起伏程度逐渐增加，成形件截面轮廓的形状误差与表面粗糙度得到改善，波纹度呈现出增大趋势，使成形表面形貌呈先改善后降低趋势。形状误差、波纹度与表面粗糙度随分区尺寸的减小变化趋势并不一致，分区尺寸过小会导致热累积现象明显，波纹度增加。在减小分区尺寸的同时适当降低激光能量输入，能有效改善表面形貌。为提高SLM成形带支撑悬垂结构的尺寸精度和表面形貌提供了理论基础。     

激光增材制造成型马氏体时效钢研究进展

本文较全面地综述了国内外激光增材制造成型马氏体时效钢(MS)的研究和应用现状。分析了选区激光熔化(SLM)制备MS特有的优势,并从SLM成型MS参数与性能优化、成型各向异性、时效强化机理、梯度材料和模具应用5个方面进行了系统介绍。研究表明,SLM成型MS的工艺窗口较宽,易获得成型致密度>99%的试样;经过激光和热处理工艺参数优化后,其力学性能可达标准锻件水平。MS时效强化遵循Orowan位错绕过机制,成型方向对MS力学性能影响较小。此外,SLM能够制备高结合强度MS基梯度材料(MS-Cu和MS-H13等)零件,为制备梯度材料功能件开辟了新途径。最后,介绍了SLM成型MS面向随形冷却模具的应用,并提出了今后的研究展望。     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

LSPwC对时效后GH3044合金疲劳性能的影响

目的 修复发生时效退化现象的GH3044合金,从而提高其使用寿命。方法 采用无保护层激光冲击强化（LSPwC）工艺处理GH3044合金时效试样,分析了该工艺处理前后试样表面的物相变化情况,研究了时效以及激光强化工艺对合金表层微观组织的影响,对比了激光强化前后合金试样高温应力松弛和疲劳寿命变化情况。结果 合金试样经过1200 ℃固溶处理后,其表面相为单相γ奥氏体以及WC,处理前后试样表面主要相组成不变,均为奥氏体和Cr23C6。经过时效处理100 h后,GH3044合金沿晶析出大量尺寸较大的碳化物,表面残余应力值约为-28.5 MPa,疲劳寿命约为1.013×106。通过LSPwC处理后,碳化物链式分布被打破,分布更加均匀弥散,表面残余应力值约为-479.3 MPa,其疲劳寿命提高至3.448×106,为时效试样的2.4倍;经过800 ℃保温120 min处理,试样表面残余应力为-324.2 MPa,下降约32%,说明该强化工艺处理后的试样具有较好的热稳定性。结论 LSPwC能够有效提高时效退化GH3044合金的疲劳性能。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织及拉伸性能的影响

分别采用20、25和30 J脉冲激光冲击TC17钛合金,研究其微观组织演变、表面形貌及粗糙度变化、残余应力分布以及室温拉伸性能。研究结果表明:25 J激光冲击强化后,冲击影响层α相晶粒平均尺寸由激光冲击前的11.17μm减小到6.93μm,晶体内部产生高密度位错、孪晶以及层错缺陷,位错密度由冲击前的8.11×10~(13) m~(-2)增加到3.59×10~(14) m~(-2)。20,25,30 J激光冲击强化,试样表面粗糙度减小(0.922、0.537、0.305μm),表面残余应力增大(–213、–296、–774 MPa)。激光冲击强化后TC17钛合金屈服强度提升30～70 MPa,激光冲击强化诱导晶粒细化对TC17钛合金的抗拉强度影响较小。     

高锌Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性研究

主要研究不同热处理状态下高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的淬火敏感性。结果表明,末端淬火处理后的高锌Al-Zn-Mg-Cu合金棒状试样经人工时效和自然时效后,其120mm处的硬度保留值分别为91.26%和96.25%。人工时效后的试样随着离淬火端距离的增加,沉淀强化相的尺寸增大、密度减小,无沉淀析出带变宽,这些均降低其硬度。GP区为自然时效态合金的主要强化相,而自然时效1680h后试样的淬火端和淬火末端的GP区密度差比较小。因此,该状态的高锌Al-Zn-Mg-Cu合金的淬火敏感性较低。     

激光功率对激光选区熔化316L不锈钢微观形貌和性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样。通过单因素实验的方法,研究了激光功率对SLM成形316L不锈钢试样微观组织、致密度、显微硬度和表面粗糙度的影响。结果表明:SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成,且存在少量的铁素体。当激光功率为160 W时,SLM成形316L不锈钢试样微观组织主要为胞状晶且分布均匀,显微硬度和致密度均达到最大值386.2 HV和95.96%,粗糙度达到最小值11.7μm,成形效果最佳。     

强流脉冲电子束对TC4钛合金表面形貌的影响

采用强流脉冲电子束对TC4钛合金表面进行处理,研究了电子束处理后TC4钛合金的表面形貌、表面粗糙度变化。结果表明,电子束处理对表面粗糙度的影响与预处理试样表面状态有关:当预处理试样表面粗糙度大于0.031μm时,电子束处理后其粗糙度降低,在该条件下表面层的缺陷较多,表面熔化占主导作用;当预处理试样表面粗糙度为0.031μm时,电子束处理后粗糙度增大,此时表面熔坑形成占主导作用。因此电子束处理有增加或减小粗糙度的双重特性,这取决于表面熔化和熔坑形成两种机制的强弱状态。当预处理试样的粗糙度大于0.468μm时,由于电子束处理过程中的热力耦合过程,处理后表层极易形成裂纹。     

TA15钛合金选区激光熔化成形工艺研究

采用选区激光熔化技术增材制造了TA15钛合金。结果表明,随着激光功率、激光扫描速率、扫描道间距的增加,TA15试样的致密度均呈显先增大后减小的趋势;作用于粉床的激光能量密度是一个较好的工艺参数判据,低能量密度下,由于粉末不能完全熔化通常会出现不规则熔合不良型孔洞;高能量密度下因气体析出和裹陷而出现圆形气孔;在60～127 J/mm~3的中等能量密度下可得到致密度不低于99.15%的TA15试样。     

ECAP对SLM纯钛组织演变和力学性能影响

等通道转角挤压（equal channel angular pressing,ECAP）成功对选择激光熔化（selective laser melting, SLM）制备的纯钛进行了改性处理。采用两通道夹角Φ=120°,ψ=20°的模具,在室温下对SLM制备的纯钛进行单道次变形改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了评价。结果表明：SLM+ECAP纯钛试样组织细化,晶粒尺寸由13 μm减小到7 μm,位错密度增加。ECAP变形过程中,孪生和连续动态再结晶同时存在,拉伸与压缩孪晶的出现和位错密度的增加共同促使SLM+ECAP纯钛试样显微硬度增加了13%,屈服强度和极限抗拉强度分别提高了18%和20.4%,而延伸率略有减小。     

时效处理和La含量对AZ91合金组织和力学性能的影响

借助XRD,SEM,EDS和显微硬度仪等分析测试手段,研究了时效处理和La含量对真空精炼的AZ91合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:时效处理可以使第二类β相大量析出,且β相呈不连续层片状沿晶界两侧分布.随La含量的增加,β相的尺寸逐渐减小,而α相的尺寸则呈现先减小后增加的趋势.铸态和时效态试样的力学性能参数均随La含量的增加呈现出先增加后减小的趋势.时效态试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率和Vickers硬度分别比铸态试样提高12.65%,16.85%,13.71%和37.24%.当La含量达到0.1648%时,抗拉强度、屈服强度、延伸率和Vickers硬度分别达到276 MPa,208 MPa,13.85%和132HV.     

SLS砂型中碳纤维对真空差压铸造ZL205A合金性能的影响

采用不同碳纤维含量的覆膜砂铸型制备了ZL205A合金试样。结果表明,随着碳纤维含量的增加,试样的致密度提高,抗拉强度和伸长率都呈现先提高后下降的趋势。当碳纤维含量为3%时,试样的致密度、抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为0.9962、496.42 MPa和10.23%。     

粉末冶金钛合金的In合金化、组织及性能研究

采用机械合金化和粉末冶金法制备了不同In含量的钛合金粉末和块体合金,分析了In含量对钛合金粉末和块体合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,不同In含量的钛合金粉末试样和块体合金的物相都为β-Ti相;随着In含量增加,钛合金粉末的a0、D0、H和δmax都呈现先增大后减小的特征,In7试样的a0、D0、H和δmax最大;随着In含量增加,钛合金粉末和块体合金试样的晶格常数会先增大后减小,钛合金块体的晶粒尺寸先减小后增大,In7试样具有最大的晶格常数和最小晶粒尺寸。随着In含量增加,钛合金块体合金的屈服强度、最大压缩强度、应变和弹性模量都呈现先增加后减小的趋势,加工硬化因子则呈现先减小后增大特征,In7试样具有最大的屈服强度、最大压缩强度、应变和弹性模量以及最小的加工硬化因子,这主要与此时钛合金具有最小的晶粒尺寸有关。     

Cu-Ni-Co-Si合金在制备过程中织构的演变

通过EBSD研究了Cu-1.6Ni-1.2Co-0.65Si合金板材在生产制备过程中织构的演变。结果表明:该合金固溶态试样的织构成分主要是α纤维织构的Brass织构,Goss织构,S织构及少量Copper织构。固溶后直接时效处理不改变试样的织构种类,但会显著降低Brass织构的强度,略微增强Copper织构的强度。冷轧变形态试样随着冷轧变形量的增加,Brass织构会逐渐取代其他原始类型织构,整体织构极密度增大,该合金加工硬化对于硬度的提升与Brass织构极密度的增加呈正相关。500℃时效初期织构种类保持不变,织构整体极密度略微增大,随着时效时间的延长,整体织构的极密度逐渐下降,织构种类趋于分散。时效过程中织构极密度先增大后减小的趋势与硬度的变化规律相同;随着时效温度的增加,冷轧试样发生再结晶以及晶粒长大,Brass织构趋于分散,强度逐渐减弱,再结晶织构形成并逐渐集中,极密度强度逐渐增大。