激光微区烧结微成形技术研究

目前微小零部件的制造方法很多,激光微成形即为其中一种。介绍了在激光选区烧结技术的基础上,结合微成形特点开发的激光微区烧结成形技术。该技术可对金属粉末进行直接微区烧结成形,所成形的金属微型零件强度高,不需后续处理,大大节省了从原材料到最终实体的时间,并具有环境污染小、材料利用率高、成形速度快和效率高的特点。     

激光烧结成形金属材料及零件的进展

介绍了激光选区烧结金属材料及其零件快速成形的发展和应用现状，分析了激光选区烧结金属粉末成形零件过程中存在的问题及可能解决的途径。讨论了激光选区烧结金属材料的发展方向。     

金属粉末选区激光熔化球化现象研究

球化现象是选区激光熔化(SLM)成形中的常见缺陷,是影响零件致密度及力学性能的关键因素之一。目前,国内外对SLM成形方面还处于初步阶段,对SLM成形中球化的成形理论、成形过程及控制方法研究还不够深入。本文从金属液与固体表面的润湿性问题和SLM成形中液滴飞溅两个方面阐述了球化的成形理论;从激光熔化金属粉末是否穿透粉层的角度分析了球化的成形过程;从氧含量和金属粉末熔化量等方面提出了球化的控制方法。     

金属增材制造技术的研究概况

金属增材制造技术是一种将金属模型离散分层并逐层堆积制造实体的新兴技术。该技术有设计空间多样,优化产品设计,研发周期短,生产成本低等优点。介绍了金属增材制造技术的原理,主要特点及应用场合,重点研究了常见的金属增材制造技术:选区电子束熔融技术、选区激光熔融技术、选区激光烧结技术,电子束焊接技术。简单介绍了电子束自由成形技术、直接金属激光烧结技术、激光净加工技术、金属熔滴成形技术,最后对金属增材制造技术目前存在的问题进行总结并对我国金属增材制造技术发展进行了展望。     

我国研制出大尺寸高精度金属零件3D打印装备

正由武汉光电国家实验室(筹)完成的"大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(俗称激光3D打印技术)"2016年4月26日顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。这套装备为目前世界上效率领先、打印零件尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。据华中科技大学武汉光电国家实验室曾晓雁教授介绍,该装备采用4台激光器同时扫描,解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等技术难题,实现了复杂金属零件高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。     

电子束选区熔化成形TC4合金显微组织与性能的研究进展

随着现代制造业的不断发展,增材制造技术获得了越来越多的应用,电子束选区熔化技术（EBSM）是一种粉末床熔融技术,是目前应用最为广泛的增材制造技术之一,可以成形出具有复杂结构和形状的高性能金属零件。成形工艺参数和热处理是影响电子束选区熔化成形TC4合金显微组织与性能的重要因素和主要调控手段,从这两方面对其进行综述,并展望其未来发展方向。     

选区激光熔化金属表面成形质量控制的研究进展

选区激光熔化是目前应用广泛的金属增材制造方法,能够实现复杂精密金属件的成形。但是,由于技术原理的限制,选区激光熔化金属表面与切削加工表面相比,成形质量仍然存在较大差距,影响了这一方法的进一步应用。如何提高表面成形质量,是目前选区激光熔化金属成形领域重要的研究方向。介绍了选区激光熔化成形原理,分析了影响选区激光熔化金属表面成形质量的因素,总结了目前选区激光熔化金属表面成形质量的控制方法及相关研究进展。指出合理地布置成形件位置、避免将成形质量要求高的轮廓面设置为第三类表面、优化扫描工艺参数,是控制和提高选区激光熔化金属表面成形质量的主要途径。     

激光选区熔化工艺过程数值模拟的国内外研究现状

激光选区熔化工艺(SLM)是采用高功率激光逐层熔化粉末的方式成形金属零件,相比于传统加工技术,它可以快速成形任意精细复杂结构的零件。激光选区熔化增材制造工艺涉及多尺度、多影响因素、多学科等复杂的物理化学冶金过程,采用实验手段很难直接观察到微观物理现象,且材料工艺试验开发周期长且成本高,迫切需要跨尺度的数值模拟手段揭示其工艺过程的相关机理,降低试验开发周期及成本。本文从宏观温度场、熔池动力学、熔池凝固行为以和残余应力及变形四个方面,综述了国内外金属SLM工艺过程的数值模拟研究现状。     

激光成形制备生物医用钛合金材料研究进展

激光成形制造技术是在快速原型技术的基础上结合激光加工技术发展起来的一项高新制造技术.它能够通过不同的加工方式调整结构及功能零件的性能,满足复杂致密或者多孔钛合金生物医用材料的成形需求,实现医用钛合金零件的个性化设计和制备,因此在医用钛合金人工肢体和植入体领域方面具有巨大的应用潜力.目前在制备生物医用钛合金材料领域研究较多的激光成形制造技术主要有激光立体成形和选择性激光烧结/熔化.本文综述了这两种激光成形制造在生物医用钛及钛合金制备方面的应用情况和研究现状,并指出了该领域未来的发展趋势.     

如何提高小型零件造型质量

小型的复杂零件可通过金属注射方法来成形。但在设计零件和模具时需确保合适的材料流动性和均匀的壁厚。MIM(金属注射成形作为制造小型复杂形状金属零件的一种方法,正广为人们所接受。MIM 工艺以极细微的金属粉末和粘结剂为构成原料。粘结剂的功能象塑料一样,加热后在压力作用下可流动。     

大型金属零件激光选区熔化成形工艺及装备研究进展

激光选区熔化成形技术是重要的金属增材制造技术之一,具有强度高、塑性好、尺寸精度高、表面质量优等优点,已成为大型金属零件高效制造的重要技术之一。阐述了SLM技术在大型金属零件的研究进展,总结了其未来发展趋势。     

选区激光熔化TC4合金微观组织研究进展

选区激光熔化成形技术是制造TC4钛合金等难加工金属的一种非常有前景的方法,内部组织的难以控制是制约其大规模应用的一个瓶颈.本文概述了选区激光熔化成形中加工参数对TC4合金显微组织、残余应力分布的影响,以及热处理后显微组织的变化这3个方面的研究进展,并对今后组织相关的研究发展方向进行了展望.     

激光金属成形缺陷在线检测与控制技术综述

激光金属增材制造技术通过金属材料的激光逐层熔化堆积实现复杂零件的直接成形制造。激光金属成形零件易出现宏观缺陷以及内部冶金缺陷,严重影响零件的性能。综述了国内外激光金属成形零件宏观缺陷、内部冶金缺陷在线检测及缺陷控制技术的研究进展。分析指出目前普遍采用的熔池物理参数在线检测和反馈控制技术的主要作用是减少零件的宏观缺陷,但在消除内部冶金缺陷方面的作用是有限的。为了提高激光金属成形零件的关键力学性能,内部缺陷控制正逐渐成为激光金属成形领域新的研究热点。     

个性化钛合金假体的激光金属直接成形制造工艺

将激光金属直接成形技术应用于个性化钛合金假体的制造,能根据假体的三维模型直接制造出相应的零件,具有制造过程周期短和加工出的个性化假体力学性能好的优点。通过研究激光金属直接成形的曲率效应和倾斜角度对几何精度的影响,为激光金属直接成形的工艺模型设计准则提供参考,使假体成形件具有较高的精度。制造出的个性化假体的力学性能和化学成分经过检测,均符合假体的相关国家和医药行业标准,有两例个性化钛合金假体已经成功应用于临床并取得良好的效果。     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术（LENS）,激光选区熔化技术（SLM）及电子束选区熔化技术（EBSM）3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

SLM金属3D成型中支撑类缺陷优化研究

激光选区熔化成形技术是金属3D打印的重要分支,在强度、精度、致密性方面表现出色,已成为增材制造体系中最具发展潜力的技术之一。文章采用316L不锈钢粉,利用激光选区熔化成形技术进行金属3D成型,分析了成型中因支撑强度不足和支撑添加不当引起的缺陷,提出了采用网格支撑和锥形支撑嵌套方式解决支撑无力的问题的方法,并以镂空结构的零件为例,提出了优化支撑的零件摆放方式。文章的分析结果对SLM金属3D打印中支撑添加优化具有借鉴意义。     

激光立体成形高性能金属零件研究进展

激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。主要围绕激光立体成形技术在追逐高力学性能方面的研究工作,综述了激光立体成形研究和应用的主要进展情况。对多种合金的大量研究工作表明：激光立体成形金属零件的综合力学性能同锻件相当,导致这样优越的力学性能的主要原因在于其材料组织致密、细小、均匀,可以通过优化成形工艺和热处理工艺而获得基本上没有冶金缺陷的状态。激光立体成形技术的主要应用对象是兼顾高性能和复杂结构的金属零件的制造和修复。实现高性能修复是激光立体成形技术最近的一个引人注目的研究进展,修复零件的力学性能可以仅在简单的退火热处理状态下即达到锻件力学性能标准,这使得过去认为不可修复的高性能重要金属零件具备了现实的修复技术途径,这必将是激光立体成形技术最有前景的应用方向之一。     

复合光斑选区熔化成形技术研究

激光选区熔化技术由于是以高能激光束对金属粉末层进行选择性快速扫描,扫描过程中形成不均匀的温度场而极易产生应力,残余应力的存在易引起裂纹、变形等缺陷。采用双激光光斑复合辅以成形缸加热保温的方法,成功研制能在成形过程中提供较均匀温度场的激光选择性熔化成形装置,并进行大量工艺试验。结果表明:在成形缸进行加热保温的条件下,采用双激光复合光斑选择性熔化H13金属粉末,粉末熔道更饱满、连续,相邻熔道的浸润和搭接更均匀,成形的零件无裂纹缺陷。     

电子束与激光复合选区熔化系统的开发

电子束选区熔化与激光选区熔化是两种主要的基于粉末床的增材制造技术。电子束选区熔化技术具有效率高、温度高、材料适应性更广等特点,但成形精度较低;激光选区熔化技术的成形精度高、制件表面光洁度好,但效率较低。提出将两种选区熔化技术结合,以实现具有更高效率、更高精度和更高材料适应性的电子束与激光复合选区熔化的新型增材制造技术。将电子束和激光两种扫描系统结合于同一片成形区域,通过坐标转换实现电子束与激光的复合扫描;针对真空环境下熔融金属蒸发导致激光器所用镜片失效的问题,设计了一套真空室内防蒸镀装置,以保证激光器可在金属蒸汽环境下长时间连续工作;分析了防蒸镀镜片的平行度对激光扫描精度的影响,提出采用高精度防蒸镀镜片来避免因镜片旋转导致激光扫描的误差。     

激光增材制造金属零件内应力调控研究现状

激光增材制造技术可以直接成形出任意复杂结构且性能优异的金属零件,但激光增材制造过程中瞬态的熔化/凝固熔覆层所致的内应力,导致成形零件变形和开裂,是长期制约高性能大型金属零件激光增材制造发展和应用的瓶颈,更是决定该技术优势能否得以充分发挥并走向工程应用的基础。详细介绍了辅助激光增材制造技术调控成形零件内应力问题研究现状,阐述各技术特点及优缺点,为解决内应力造成零件易于变形开裂的"控形"难题提供借鉴。