选择性激光熔化制备纯钨块体材料的研究

采用选择性激光熔化技术制备了纯钨块状样品, 研究了激光参数对所制备样品的表面形貌、内部晶粒组织和密度的影响。结果表明, 随着激光能量密度的增加, 样品表面变得光滑, 样品内部孔隙减少, 密度提高。采用功率300 W、扫描速率200 mm?s-1的激光扫描参数制备出了相对密度为97%的纯钨块状样品; 当激光功率提高至350 W时, 由于裂纹增多使样品密度下降; 随着激光输入能量密度的增加, 选择性激光熔化制备的样品内部晶粒方向性变得明显, 且晶粒尺寸增大; 采用扫描策略2 (激光功率200 W, 激光扫描速度200 mm?s-1)进行制备的样品内部孔隙较多, 且孔隙大多沿样品增材制造高度方向呈一条直线分布, 样品内部部分晶粒沿样品增材制造高度方向伸长。     

激光参数和扫描策略对选择性激光熔化TC11合金成形性能的影响

采用选择性激光熔化技术制备了TC11合金试样,研究了激光参数和扫描策略对TC11合金成形性能的影响。结果表明:随着激光扫描速度的增加,合金表面黏附的金属球形颗粒增加,单道熔池宽度减小,试样表面变得粗糙。当激光扫描速度为0.6 m/s时,合金内部存在的孔隙为球形气孔;激光扫描速度大于1.2 m/s时,合金内部存在未熔不规则孔隙。随着激光功率的增加,单道熔池宽度增大,合金表面变得光滑;当激光功率不大于280 W时,样品内部存在极少量不规则未熔孔隙;激光功率为320 W时,样品内部存在极少量球形气孔。打印时采用每一层相对上一层旋转67°的扫描策略可以弥补上一层扫描时所造成的中心和边缘的高度差,避免高度差加大产生内部孔隙。为选择性激光熔化制备TC11合金选择合适的激光工艺参数和扫描策略提供了一定的参考依据。     

18Ni300模具钢激光选区熔化工艺优化及力学性能研究

优化激光选区熔化工艺, 制备18Ni300模具钢试样, 研究扫描速度和激光功率对模具钢力学性能的影响。结果表明, 当激光功率保持不变时, 随着扫描速度的增加, 18Ni300模具钢试样的相对密度和综合力学性能先增大后减小; 当扫描速度保持不变时, 随着激光功率的增加, 试样相对密度和综合力学性能逐渐增大; 能量密度在150 J·mm-3左右时, 试样的相对密度达到最高。激光选区熔化最优工艺参数是激光功率175W, 扫描速度400mm·s-1, 在此工艺参数下成形件的相对密度为99.58%, 抗拉强度、显微硬度和断后伸长率分别为1101 MPa、HV 348.4和6.44%。     

选区激光熔化工艺参数对气雾化316L不锈钢粉末成形制品性能的影响

本研究系统考察了激光功率和扫描速度对316L不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温/冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功率为350 W,扫描速度为1750 mm/s时,SLM成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为731 MPa、屈服强度为638 MPa、断后伸长率为40.0%,致密度为96.27%。     

激光选区熔化Ti6Al4V合金的工艺参数优化

孔洞、未熔粉、裂纹是在激光选区熔化制备试样过程中常见的缺陷,迄今为止,大量研究均集中在减少缺陷上,关于工艺参数对缺陷影响的研究较少。本文系统研究了工艺参数对激光选区熔化Ti6Al4V合金相对密度、表面粗糙度、力学性能的影响。结果表明,低激光功率、高扫描速度和高层厚将会引起不充分的粉末熔化以及球化效应。最佳工艺参数为激光功率200 W,扫描速度500 mm/s,层厚10 μm,扫描间距105 μm。在该参数下,试样的抗拉强度1077 MPa,屈服强度907 MPa。     

倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

选区激光熔化铝合金制备研究现状

选区激光熔化（selective laser melting,SLM）技术因具有可定制化、加工周期短及精度高等特点,在工业生产中得到广泛应用。本文对选区激光熔化技术及其在铝合金及铝基复合材料制备的研究现状进行了综合性论述。通过论述选区激光熔化特性引出选区激光熔化打印铝合金的优势。介绍了适用于选区激光熔化技术的铸造Al?Si系合金,结合扫描策略和工艺参数优化,探究了选区激光熔化铝硅合金的微观结构、相组成和力学性能变化规律。讨论了选区激光熔化微/纳米陶瓷强化铝基复合材料的研究现状,分析与总结了添加强化颗粒对组织结构、相对密度、润湿性及相应力学性能的强化机理。总结了工业界与学术界关注的新型高强度铝合金材料的开发及其选区激光熔化的制备,重点论述了新型铝合金的固溶强化和析出相强化机理,并分析了对相对密度和力学性能的影响因素。最后对选区激光熔化铝合金发展趋势及现阶段存在的问题进行了展望。     

半固态烧结制备石墨烯/7075铝基复合材料与性能研究

通过球磨混粉+半固态烧结法成功制备出质量分数为0.5%的石墨烯/7075铝基复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和室温拉伸力学性能测试等手段,对石墨烯/7075铝基复合材料的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:复合材料中的石墨烯纳米片均匀的分散在7075铝合金基体中,相比于未添加石墨烯的7075铝合金基体,复合材料的密度有所下降,维式硬度和抗拉强度则分别提高了14%和32%,延伸率无明显变化。     

7075铝合金累积叠轧焊组织与性能

为了提高7075铝合金的力学性能,7075铝合金在350℃无润滑条件下进行了5道次的累积叠轧焊实验,通过X射线衍射(XRD)与透射电镜(TEM)分析,研究了7075铝合金在叠轧过程中微观组织的演化规律,利用室温拉伸实验,研究了叠轧道次对7075铝合金力学性能的影响规律,并且采用扫描电镜(SEM)对拉伸断口形貌进行了分析。结果表明:7075铝合金在叠轧过程中材料的组成相η相发生回溶,数量减少;微观组织经历由位错缠结/位错胞状结构向形变亚晶结构转变的过程,5道次后,形成了尺寸小于1μm的亚晶组织;材料的强度随道次的增加而增加,5道次后,其抗拉强度与屈服强度分别达到373.52,315.84 MPa,约为原始合金的1.8倍和3.2倍,同时,延伸率则随着叠轧道次的增加而下降,5道次后,延伸率仅为原始合金的1/3,并且拉伸断裂由韧性断裂转变为脆性断裂。     

Mg-3.5Li-6Al合金制备及高温力学性能研究

采用合金熔炼加热熔化高纯度原料、熔剂加混合气体联合保护的方式制备出Mg-3.5Li-6Al合金,并对其成分、物相、微观组织和室温及高温力学性能进行检测和分析。实验结果表明:此种方式制备的镁锂铝合金组织和力学性能均匀,主要由α-Mg和Al-Li相构成,Al-Li呈层片状分布。流变应力峰值随应变速率的增加而增加,且随温度的升高而减小。Mg-3.5Li-6Al合金的高温变形本构方程可用双曲正弦函数描述,合金在高温下的应变激活能为126 kJ/mol,应力指数为3.98,合金的变形受晶内扩散控制。     

双级时效对7075合金应力腐蚀性能影响

双级时效处理虽能有效提高7075铝合金抗应力腐蚀开裂(SCC)性能,但同时会导致合金力学性能降低。为了同时提高7075铝合金的拉伸性能和抗SCC性能,并优化双级时效参数,对双级时效处理7075合金进行了正交试验。通过扫描电镜和透射电镜在慢应变速率实验中研究7075合金的SCC行为。结果发现,在130 ℃条件下保温4 h后,在170 ℃条件下保温8 h,合金抗拉强度、伸长率和应力腐蚀指数I_SSRT分别为488 MPa、10.8%和0.095。      

转炉渣与镁质耐火材料的润湿机制

 采用静滴法研究了2种情况下转炉渣与炉衬耐火材料的润湿性。当转炉渣与耐火材料直接接触时,转炉渣不熔化,当用刚玉坩埚将两者隔开时,界面处发生反应性润湿,动态接触角随温度升高而单调减小,铺展面积随时间成线性增加。渣中FeO含量由于镁碳砖基板表面的碳及中间产物CO的还原而降低,导致炉渣熔化性温度升高而未熔化。液态熔渣沿镁碳砖表面的气孔和裂纹向基体内扩散、渗透,渣中铁氧化物与镁碳砖机体内的MgO反应生成含高熔点相的黄色渗透层,起到保护炉衬的作用,从而解释了炉渣与耐火材料的粘附机制,为优化溅渣护炉工艺,合理调整炉渣成分和选择耐火材料等工艺操作提供理论依据。     

Mg和Si质量比对6系铝合金性能的影响

6系铝合金中Mg和Si元素是主要强化元素,其中Mg和Si质量比是其成分配比中的重要参数。通过对材料微观组织、力学性能、导电性和韧性进行测试和分析,研究Mg和Si质量比对6系铝合金组织形貌和性能的影响。研究结果表明:随Mg和Si质量比的增加,6系铝合金组织中粗晶层厚度与析出相的尺寸均减小,屈服强度、抗拉强度和硬度均小幅度降低,电导率呈上升趋势,同时抗裂纹性能逐渐提高;当比值为1.30时,屈服强度为278 MPa,抗拉强度为300 MPa,维氏硬度为97.6,电导率可达51.86%IACS,压溃裂纹长度约为10 mm,承受的载荷最大,吸收功最大,压溃性能最好。     

扫描速度对钛合金NiCoCrAlY熔覆涂层显微组织及硬度的影响

利用激光熔覆技术在Ti6A14V钛合金基体上制备NiCoCrAlY高温防护涂层,提高钛合金基体的高温性能。采用激光功率1.2 kW,光斑直径1 mm,研究激光扫描速度对Ti6A14V钛合金熔覆涂层宏观形貌、稀释率、截面组织以及硬度的影响。研究表明,在相同激光功率和激光光斑直径的条件下,熔覆层的宏观形貌在400 mm·min-1时质量最优,熔覆层表面连续且平整,波浪起伏较小;随着扫描速度增加,激光能量减小,熔覆层的几何尺寸以及稀释率均逐渐减小,当扫描速度为500mm·min-1时,熔化的液体中杂质仍未完全逸出就冷却凝固,涂层与基体之间出现微裂纹、气孔等缺陷;随着扫描速度的增加,温度梯度不断减小,冷却速度不断增大,初生的枝状晶不断被打破,熔覆层组织致密均匀,晶粒细小,同时熔覆层的硬度逐渐增大。     

热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能材料试验机研究热处理制度对选择性激光熔化成形技术(SLM)成形TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:激光成形样品的组织主要由呈外延生长的粗大柱状晶组成,原始柱状β晶粒的显微组织由大量的针状α′相组成;随退火温度升高,条状α相的宽度先增加后降低,强度降低,塑性增加;在(α+β)两相区固溶时,随固溶温度升高,α相的长宽比增加,α相的间距减小,α束集变大,强度升高,塑性降低;对比该7种热处理制度,800℃保温2 h炉冷为最佳热处理工艺,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱(580 MPa)。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

激光选区熔化纯钨防散射栅格的工艺及性能研究

为探究激光选区熔化(SLM)成形纯钨防散射栅格的最佳工艺参数，研究了不同工艺参数对于栅格试样的表面粗糙度、熔道厚度、压缩力学性能以及钨实体试样致密度、微观组织的影响规律。研究发现，栅格试样的表面粗糙度会随着激光功率和扫描速度的增加而增加，过高的激光功率容易产生球化现象。此外，激光功率的增加以及扫描速度的减小都会使得熔道的厚度尺寸增加，在200 W激光功率以及500 mm·s^-1扫描速度工艺条件下熔道厚度最为接近100μm的预设值。压缩测试结果表明，纯钨薄壁栅格件的抗压强度会随着激光功率的增加以及扫描速度的减小而增加，且试样最大抗压强度达到了172 MPa。实体试样的致密度会随着激光扫描速度增加而减小，并且随着激光功率的增加先增大再减小，最终在375 W激光功率以及500 mm·s^-1扫描速度工艺条件下获得98.36%的最大致密度。其构建方向组织多为柱状晶粒，并且晶粒会随着激光功率的减小以及扫描速度的增加而细化。最后根据探究的工艺参数对栅格熔道形貌及厚度尺寸的影响规律，通过工艺优化，在210 W-600 mm·s^-1以及3...     

预热对激光熔化沉积成形12CrNi2合金钢组织与性能的影响

使用高功率光纤激光器的快速成形系统和电磁感应加热设备,分别在未预热和预热的情况下成形12CrNi2合金钢.通过扫描电镜观察成形件微观组织、维氏硬度计测试不同部位硬度、万能材料试验机测试不同方向的拉伸性能,研究预热对激光熔化沉积12CrNi2合金钢不同方向的组织、硬度、拉伸性能的影响.结果表明:未预热条件下,单道熔池组织为板条马氏体,块状成形件熔池为回火马氏体与贝氏体混合组织,XOZ截面与YOZ截面组织没有明显的组织差别,但YOZ截面整体硬度大于XOZ截面,同时两个截面均出现了大尺寸宏观裂纹缺陷,力学性能差.在预热条件下,熔池由于温度梯度降低发生贝氏体转变,单道熔池呈现性能优异的下贝氏体组织;块状成形件熔池没有发生回火马氏体转变,主要为粒状贝氏体.截面硬度分布较未预热下更为均匀.在拉伸方向及搭接方向均呈现高强度、低塑性特征,抗拉强度可达1189 MPa,屈服强度为951 MPa,伸长率仅为2.8%,性能没有明显的各向异性.预热能够降低熔池中温度梯度,减小热应力,有效控制裂纹缺陷,促进组织均匀化,降低组织、性能的各向异性,提高合金钢成型件力学性能.      

激光熔化沉积Rene95镍基高温合金的凝固组织及力学性能

采用激光熔化沉积方法制备出Rene95镍基高温合金薄壁样, 分析了沉积态的凝固组织, 并进行了热处理和力学性能测试. 研究表明, 激光熔化沉积Rene95镍基合金的凝固组织为外延生长的定向凝固组织, 其一次枝晶间距在20 μm左右, 二次枝晶臂细小甚至退化, 元素偏析较轻; 通过适当的热处理后, 合金中γ′沉淀相的体积分数明显增加, 合金的显微硬度由沉积态的HV_(0.1) 500提高到HV_(0.1) 540; 经过热处理后, 激光熔化沉积Rene95合金的室温抗拉强度为1247 MPa, 较粉末冶金C级水平略低, 而沿沉积高度方向的延伸率为16.2%, 高于粉末冶金A级水平.     

铸轧3003深冲料用铝合金退火工艺研究

采用光学显微镜(OM)和拉伸试验机对铸轧法生产的3003铝合金深冲料成品退火工艺的显微组织和力学性能进行了研究,结果表明,两种工艺方案下生产的3003铝合金沿轧制方向0°的力学性能优于沿轧制方向90°,此差异性随退火温度升高而逐渐减小并趋于一致.铝合金样品经退火处理后的强度急剧降低,变化最大的温度区间处于280～300...