准分子激光精细加工粉末材料的研究

采用波长 2 48nm的krF准分子激光器 ,通过掩模投影直刻方式对铅粉、铝粉以及氧化锌纳米粉的精细加工进行了研究。结果表明 :在同样条件下 ,准分子激光对于氧化锌纳米粉和铅粉、铝粉两种金属粉末的加工机理有所不同。本文初步分析了几种激光加工工艺参数对于加工质量及加工机理的影响。其中激光能量对加工质量的影响较大     

热处理与表面处理工艺

0219725激光选区烧结金属粉末的研究[刊.译,英]/张剑峰//南京航空航天大学学报(英文版).—2002,19(1).—77～83(E)采用激光选区烧结的方法,对铜、镍-铜混合粉末进行了一系列激光烧结试验。分析了烧结过程中出现的现象,讨论了工艺参数对金属粉末烧结成形的影响,用带能谱的扫描电镜、X 光衍射等手段分析了多层烧结体不同区域的成分、组织形貌和相结构特征。初步探讨了金属粉末直接烧结成形的基本机理,为金属粉末的激光快速成形提供了依据。参90219726LPCVD 自组织生长 Si 纳米量子点的发光机制分析[刊]/彭英才//发光学报.—2002,23(3).—261～264(E)     

基于ABAQUS的金属粉末激光直接烧结温度场模拟

金属粉末激光直接烧结成形是激光快速制造技术重要的发展方向。为了掌握激光烧结中熔池的加热和冷却规律及各烧结道之间的相互影响，综合考虑热传导、热辐射和热对流及变热物性参数，基于ABAQUS平台建立了移动热源作用下的三维瞬态金属粉末激光末激光多道烧结温度场的有限元模型，利用用户子程序DFLUX实现热源移动，通过定义潜热来处理相变的影响，以水雾化铁粉作为烧结材料进行了模拟，摸拟结果与先前实验结果吻合较好。同时模拟结果表明此计算模型有助于估计实验激光功率密度，烧结密度及烧结深度；并为后续的残余应力的精确计算做好了准备。     

CO2激光烧结金刚石微粉压坯的实验研究

为了改进金刚石微粉烧结体的机械性能,利用现有的激光技术,采用高功率横流CO2激光烧结金刚石微粉压坯,研究在不同的激光工艺参数下,烧结体中的金刚石微粉与金属粉末粘结的结合性能、微观结构以及形成机理。结果表明,在合适的激光工艺参数下可以得到组织结构良好的金刚石微粉压坯烧结体,显著提高烧结体的致密性和耐磨性,开辟了一种金刚石工具制造的新工艺。     

激光直接烧结成形金属零件的实验研究

分析了激光熔池的动态快速冷凝及“球化”效应机理，基于此采用激光烧结直接成形工艺对铁粉和Ni45合金粉末进行了一系列的激光烧结实验。结果表明,直接烧结单组元铁粉易出现翘曲变形和“球化效应”，成形质量不高，即使调整工艺参数获得多层烧结件，但致密度较低;而在基体上烧结Ni45合金粉末,在合适的工艺参数下获得了致密组织较好的多层烧结件，内部组织细密均匀，表面光滑平整，且与基体结合牢固。     

激光熔覆金属粉末直接制造砂型铸造模具的探讨

探讨了激光熔覆金属粉末快速原型技术直接制造砂型铸造用金属模具的问题.介绍了这种技术的工作原理及其特点;通过分析砂型铸造用金属模具的结构和工况特征,论证了激光熔覆金属粉末快速原型技术适用于这种模具的制造,能降低模具制造成本、缩短工期;提出了在应用中进一步轻量化、低耗化的对策.最后预计,随着各种相关技术的发展及其综合、集成度的提高,激光熔覆金属粉末制造铸造模具的轻量化、低耗化将逐步实现.     

金属粉末的直接选区激光烧结温度场数值模拟

金属粉末的直接选区激光烧结(DMLS)过程中存在着相变潜热,在考虑相变潜热的作用下,基于金属粉末烧结成形建立了一种三维的瞬态有限元模型,该模型还考虑了随温度变化而变化的热传导、自然对流和辐射的影响。采用ANSYS参数化设计语言处理移动热源,用焓处理相变潜热的影响。以25号钢粉末为烧结材料进行了数值模拟,模拟结果表明：激光烧结过程中,在光斑中心的前端存在着极大的温度梯度;光斑中心的温度高于金属粉末的熔点,烧结过程中存在液相。     

Ni基16Cr4B4Si粉末激光成形试验研究

通过铜、镍-铜混合粉末等材料的激光成形试验,详细探讨了激光各参数对烧结金属粉末成形过程的影响,为金属粉末的激光烧结成形提供了依据.     

Fe-C混合粉末激光烧结成形致密度分析

分析了金属粉末激光选区烧结成形过程致密化机制。选择不同的参数对Fe-C混合粉末进行了激光烧结成形实验,根据烧结件微观结构分析了金属粉末的致密化机制,根据致密度数据分析成形参数与致密度的关系建立了数学模型。结果表明,Fe-C混合粉末在低功率激光作用下部分粉末熔化形成液相,在液相的参与下粉末通过重排、溶解沉淀导致致密化。成形参数对致密度的影响归结于烧结过程中产生的液相量,激光功率的增加、扫描间隔的减小、扫描速度的降低和切片层厚的减少都会提高烧结件的致密度。     

通用工艺与设备

9900316快速成形 LOM 精度控制研究[刊]/黄旗明//机械与电子.—1998,(3).—34～35(LC)9900317选择性激光烧结金属粉末制作微型部件[刊]/李宝明//机械与电子.—1998,(3).—27～28(LC)提出对金属粉末进行选择性激光烧结制作微型部件,用微细镍基合金粉末 Ni35、铜粉进行了实验,把镍粉、铜粉选择性烧结在一个微型部件中,证明在一个微型部件中进行多种材料的集成是可行的。参3     

粉末材料的SLS工艺激光扫描过程研究

在多功能快速成形设备上实现了激光选区烧结（ＳＬＳ）功能。ＳＬＳ过程的加工参数中影响最大的参数为扫描速度、激光功率、粉末层厚与重叠系数。对于系统机械惯性的影响、激光扫描路径规划、扫描速度与激光功率的匹配、以及加工参数选择进行了研究，得到了精度较高的ＳＬＳ原型坯件。     

线扫描SLS RP系统的原理和工艺优势

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLS RP)方法可以提高成型效率和对大工件的加工质量。它与一般振镜点扫描完全不同。它使用柱面透镜组将CO_2激光器输出的圆光束改变为细长线束,从点(直径为0.13mm)到最大设计线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状。通过对激光功率、扫描速度与线束长度的优化匹配,实现对各种有机粉末材料的有效烧结。应用实践证明这种线扫描工艺的成型效率和加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法,可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围。     

选择性激光烧结/冷等静压复合制造高密度Al2O3异形陶瓷件的研究

为了获得高密度复杂形状氧化铝陶瓷件,提出采用覆膜和混合相结合的方式制备出含有机粘接剂w(PVA)=1.5%和w(ER06)=8.0%的Al2O3复合粉体,对复合粉体进行选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)/冷等静压(cold isostatic pressing,CIP)成形、再经脱脂、高温烧结获得最终陶瓷零部件的制造方法。研究了激光烧结的4个工艺参数,得出在激光功率为21 W、扫描速度为1 600 mm/s、扫描间距为100μm、单层层厚为150μm时,获得的SLS陶瓷坯体密度和强度较好,较高强度的SLS坯体有利于后续其它工艺的进行。研究了具有随形包套的SLS陶瓷件的CIP工艺,得出随着压力的增大,陶瓷坯体的孔隙得到更大程度的消除,粉体颗粒重排压实,密度和强度显著提高,而当CIP压力大于200 MPa时,致密化速率减小。基于环氧树脂粘接剂的热重(TG)曲线分析,对SLS/CIP试样进行合理的脱脂、高温烧结处理,所得Al2O3陶瓷件相对密度大于92.26%。为制造高性能复杂形状的陶瓷件提供了一种新的方法,并拓展了SLS技术的应用范围。     

盐/PS混合粉末激光烧结成型实验研究

本文针对盐雕工艺品个性化需求及现有模铸方法成本高、周期长等弊端,提出激光烧结快速成型盐雕的工艺方法,对盐/PS混合粉末进行了选择性激光烧结工艺实验研究,给出了盐/PS粉末组分及工艺参数对烧结成型收缩率的影响规律,微观形态观察表明,激光烧结使得PS粉末熔化实现对盐粉颗粒的包裹并粘结成型,并给出了能够实现良好烧结成型的材料配比,为盐雕工艺品个性化制造提供了一条可行的工艺途径。     

选区激光烧结聚苯乙烯粉的基础实验研究

为了探寻选区激光烧结工艺参量对聚苯乙烯粉烧结质量影响的规律,并通过工艺参量的优化来提高其烧结精度与强度,采用对聚苯乙烯粉进行热重/差示扫描量热法实验分析、利用SLS300快速成型机对聚苯乙烯粉烧结等方法,进行了理论分析和实验验证,发现烧结温度在150℃～260℃之间时,试样烧结尺寸精度较高。结果表明,聚苯乙烯粉烧结件的x向和y向尺寸精度受工艺参量影响较小,而z向尺寸精度受工艺参量影响较大;弯曲强度表现为随激光功率、扫描间隔、分层厚度的增大而减小的变化趋势。这对于工艺参量优化选择来提高聚苯乙烯粉的烧结质量提供了实验依据。     

利用“球化效应”激光制备球形粉末的研究

本文分析了激光扫描金属粉末中的“球化效应”,即粉末颗粒在激光束作用下瞬间升温熔化收缩并凝固成球形颗粒的行为,探索了利用“球化效应”将异形钛粉和青铜粉末转化为球形粉末的工艺条件。通过系统改变激光功率P、扫描速度V,以及选取合适的激光扫描间距,探明了球化过程及工艺参数的影响。研究表明,（1）金属粉末粒径d对球化过程具有决定性影响。对于确定的粉末粒径d,激光功率P存在一个临界值Pm（和与其对应的激光扫描速度Vm）,当满足条件P>Pm(V>Vm)才能发生球化;（2）金属粉末的球化能力可用球化因子K表示, K值的大小决定于金属粉末的直径、密度、导热性、熔点和激光吸收率等因素;（3）球化因子与激光参数之间满足关系式：V ＝KP,根据不同金属粉末的K值选取合适的P和V,可制备出较为理想的球形粉末。     

316L选择性激光烧结参数对烧结件性能的影响

在金属零件制造过程中采用选择性激光烧结方法,金属零件的性能会受多种因素的影响,而影响因素主要有激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉层厚。文中采用单因素实验方法研究了316 L和环氧树脂粉末间接烧结方法。并通过测量烧结件的压缩强度和尺寸精度,得出不同影响因素对烧结件质量的影响规律。烧结件强度随激光功率的增大、扫描速度的减小而增大,随扫描间距的增大、铺粉层厚的增大而减小;烧结件尺寸精度随激光功率增大、扫描速度的减小而降低,随扫描间距的增大、铺粉层厚的增大而提高;而烧结件表面粗糙度,随铺粉层厚的增大而提高。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

金属粉末激光气化去除与烧结成形初探

激光选区烧结成形(SLS)技术是自下而上通过添加材料来成形的加成技术,它是不同于传统的自上而下的材料去除方式的机械加工方法.然而目前还没有一种将材料去除与加成相结合的激光加工成形技术.在研究激光与粉末材料相互作用时观察到粉末材料被气化的同时,激光光束周围的粉末被烧结的现象,利用这一现象探讨了激光气化烧结成形(LVS)的新方法,它既利用激光将粉末材料气化去除,同时又利用激光将粉末烧结加成在一起,形成所需的形状.该技术在制备、成形微型薄壁件时有独特的优势,薄壁的厚度由数个粉末颗粒组成,有望在激光烧结粉末微成形领域得到广泛应用.     

采用区域选择激光熔化技术直接制造铝合金零件

区域选择激光熔化技术(SLM)与选区烧结技术(SLS)相比其突出的特点在于SLM过程使用的金属粉末为单组元粉末材料以及该过程中金属粉末完全熔化。因而采用SLM技术生产的金属功能模型和零件致密度高，具有系列产品的组织结构和使用性能,为单件、小批量直接制造金属零件提供了可能。介绍了SLM技术的特点以及采用SLM技术加工铝合金粉末的特殊性,采用SLM工艺熔化金属在随后的结晶过程中易出现成球现象,优化激光加工参数以及在加工过程中通入惰性气体可以克服该问题。采用SLM技术加工了AlSi25和AlSi10Mg两种铝合金粉末,制备了样件和拉伸试样。微观分析显示:样件的横截面中均无孔隙和裂纹存在,组织细小,微观结构分为细晶区和搭接区,搭接区的结构明显长大,经拉伸测试,采用SLM技术生产的样件具有优于传统方法生产试样的综合机械性能。给出了采用SLM技术制造的铝合金功能模型。