增材制造技术制备生物植入材料的研究进展

增材制造技术突破了传统模具加工工艺的限制，可用于高效个性化定制生物医用材料。近年来，医学上对骨骼修复和移植的个性化需求显著增加，增材制造可满足该定制化的需求，促使增材制造技术在生物医用材料领域占据重要地位。随着材料科学技术和计算机辅助技术（CAD/CAM）的发展，可用于增材制造的生物植入材料不再局限于钛系、钽系、钴铬钼等合金，聚醚醚酮、磷酸钙盐等非金属类材料因良好的生物相容性也得到了广泛应用，增材制造技术制备仿生人造骨植入体成为新的研究热点。本文介绍了增材制造技术的原理，对激光、电子束、光固化等增材制造技术进行了比较，并阐述了增材制造在生物植入体和医疗器械方面的应用现状，对增材制造技术在医疗领域的应用及发展做了展望。     

2016增材制造技术模具行业应用与产业推进论坛在沪成功举办

正"2016增材制造技术模具行业应用与产业推进论坛"在上海新国际博览中心顺利举办。本次论坛主题为"加快技术突破,深化产业推进",旨在加强3D打印与模具行业的深度融合,促进3D打印技术在模具制造领域广泛应用,提升模具制造业水平,推动产业升级和提质增效。上海市增材制造协会会长王联凤博士、中国模具工业协会秘书长秦珂女士等领导出席大会并致辞。三     

激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。     

铸造模具钢焊接修复工艺研究

模具钢在工业产品制造过程中应用广泛。模具在使用过程中,由于所处恶劣工作条件产生各种缺陷而失效,本文对模具钢的失效形式分析,介绍了电弧堆焊、热喷焊、激光填丝焊、复合焊接技术等几种模具焊接修复工艺。     

金属增材技术在钢铁领域的研究进展

随着增材制造技术的日益成熟,其在钢铁材料制备领域逐渐崭露头角。首先介绍了国内外增材制造技术的发展现状,简述了目前增材制造金属材料的前沿技术;之后汇总了大量增材制造钢铁材料的研究成果,包括不锈钢粉末的制备技术、增材制造不锈钢改性工艺、先进钢铁丝材的增材制造等;从多个角度回顾了近几年来国内外增材制造钢铁材料的研究进展。基于对现有研究成果的总结,指出了增材制造技术在未来钢铁材料领域的重要意义,并为中国钢铁材料增材制造技术的发展提出了展望与规划。     

金属材料增材制造技术的应用研究进展

金属材料增材制造技术作为3D打印应用的重要方向之一,已经有30多年的发展历程,相比传统加工制造方式具有周期短、效率高、节约材料以及特别适合成形复杂零件等优点。首先介绍了金属材料增材制造技术的基本原理和发展历程,列举了世界各国在3D打印技术领域推出的发展规划和技术规范,简述了金属材料增材制造在国内外应用研究现状及其取得的成果,最后指出金属材料增材制造技术需要在金属粉末、零件表面质量、成形尺寸、国际标准等方面进行重点研究。     

模具钢增材制造及其性能的研究进展

随形冷却模具一般具有复杂的异形流道,能够大大提高冷却效率和产品的表面质量,但是其加工难度非常大.增材制造是一种通过逐层累加实现构件成形的技术,其优势是能实现材料的内部复杂结构.粉末的制备是增材制造的基础也是关键步骤,粉末质量的高低一定程度上决定了增材件的好坏,常见的模具钢粉末制备方法有气雾化法和等离子旋转电极雾化法.增...     

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足,提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。     

球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

钛合金具有高强轻质耐高温的特点,因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工艺难度大、成本高,限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术,可以通过逐层加工的方式制造出具有较高三维精度的金属部件,从而实现钛合金的近净形加工。因此,首先介绍了球形钛合金粉末制备技术,其中包括等离子旋转电极雾化法（PREP)、电极感应气体雾化法（EIGA）、等离子体雾化（PA）和等离子球化技术（PS）等,对比4种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点,以及在航空增材制造的应用,包括激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBSM）和激光熔化沉积（LMD）等,总结了不同钛合金粉末制备技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势,并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制备,增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。     

增减材混合制造的研究进展

增材制造可以制造通过传统方法难以制造的复杂部件,因此在航空工业等领域中得到了大规模的应用。然而,增材制造成形部件的尺寸和几何精度以及表面质量低于传统方法成形的部件,阻碍了增材制造的进一步应用。增减材混合制造将增材制造与传统的加工手段结合,对增材制造成形的部件进行高精度数控加工,以改善部件表面光洁度以及零件的几何和尺寸精度。本文阐述了增减材混合制造的技术原理和研究进展,并指出了未来的发展方向。      

LZ50车轴钢边部增碳低倍缺陷的检验和分析

通过对LZ50车轴钢边部增碳缺陷进行金相检验和扫描电镜检验,发现增碳处组织异常,全部为珠光体,伴随大量MnS和硅酸盐夹杂物。现场排查发现在保温帽和铸模之间有较大的缝隙,缝隙中残留有大量粉渣,而且使用的保护渣为高碳型保护渣。由此判断,浇铸过程中钢水与缝隙中的粉渣接触造成钢锭帽口线增碳,而且钢水中未被保护渣完全吸收的夹杂物也被捕捉残留在钢坯表面。     

增材制造17-4PH马氏体不锈钢研究进展

17-4PH马氏体不锈钢具有高强高韧以及耐腐蚀等优异性能,在航空航天、核能和民用工业等领域得到广泛的应用。增材制造技术通过离散堆积的制备方法,能够实现复杂异形零部件的成形,满足装备迭代的需求。综述了国内外增材制造17-4PH的研究成果,针对增材制造微小熔池、快速熔凝、复杂热历史冶金特点,介绍影响增材制造17-4PH试样致密度的因素,阐述其相构成、微观组织和力学性能,简述后处理对17-4PH力学性能的影响规律,最后对增材制造17-4PH的发展进行展望。     

20Mn23AlV钢用低反应性连铸保护渣的开发

20Mn23AlV高锰无磁钢的高铝含量导致连铸过程中钢水与连铸保护渣的剧烈反应,连铸坯产生大量裂纹缺陷,影响其连铸正常生产。为提高铸坯质量,保证20Mn23AlV高锰钢连铸生产顺行,本研究对现场生产20Mn23AlV的连铸工艺和采用的连铸保护渣进行了系统的研究和分析。通过实验室的感应加热炉进行渣-金反应试验,并结合化学分析和扫描电镜等方法研究开发出20Mn23AlV低反应性连铸保护渣,并采用工业试验证明采用低反应性连铸保护渣可以消除连铸坯表面裂纹缺陷,20Mn23AlV高锰钢铸坯修磨量可由8%降低至1%。     

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%。     

立式组合电磁制动对CSP结晶器内钢液流动及偏流控制

紧凑型带钢(CSP)薄板坯连铸结晶器在浸入式水口下方设置水平式的全幅一段电磁制动器(Ruler-EMBr),在进一步提高薄板坯连铸拉坯速度的情况下,不能有效控制CSP结晶器自由表面的钢液流速和液面的稳定性.为此提出一种新型的立式组合电磁制动(VC-EMBr)技术,并利用商业软件ANSYS FLUENT数值模拟研究了全幅...     

Thermal and mechanical behavior of copper molds during thin-slab casting (I): Plant trial and mathematical modeling

Three-dimensional (3-D) finite-element thermal-stress models have been developed to predict temperature, distortion, and residual stress in the mold of continuous casters of thin steel slabs, comparing both funnel-shaped and parallel molds. The mold shape and high casting speed leads to higher mold temperatures and shorter mold life than in conventional slab casters. This study investigates heat flux and the effects of mold shape on distortion and cracking of the thin-slab mold. In Part I of this two-part article, mold wall temperatures measured in the plant were analyzed to determine the corresponding heat-flux profiles in thin-slab molds. This data was then used in an elastic-visco-plastic analysis to investigate the deformation of the molds in service for the two different mold shapes. The model predictions of temperature and distortion during operation match plant observations. During operation, the hot-face temperature reaches 580 °C and heat flux varies from 7 to 4.5 MW/m² when casting at 3.6 m/min. The copper plates bend toward the steel, with a maximum outward distortion of about 0.3 mm. This occurs just above the center of the wide faces and is smaller than the distortion of a conventional slab mold.     

大方坯径向水口旋流效应及其对凝固的影响

通过改变水口侧孔钢水流动方向可以控制结晶器内钢水流动与换热。采用流体动力学与凝固模拟方法对比研究了浸入式四分径向水口不同出流方向对大方坯连铸结晶器内流动、传热和凝固行为的影响。结果表明，侧孔方向对浇注过程结晶器内钢水的流动与凝固行为有显著影响。当水口侧孔水平旋转角度为30°时，结晶器内形成较好的水平旋流，可以有效降低侧孔出流钢水对坯壳的冲刷作用，并有利于结晶器内自由液面过热度的提高。比较不同侧孔出流角度发现，利用普通径向四分水口在一定安装角度下的旋流效应不仅对于初生坯壳的均匀生长以及自由液面的冶金效果产生有利影响，还可能在不改变水口结构条件下获得类似结晶器电磁搅拌的旋流效应。     

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。