激光选区熔化与传统加工IN718合金的组织与性能比较研究

本文对比研究了选区激光熔化(SLM)和轧制退火IN718合金的显微组织和力学性能。结果表明：由于快速冷凝造成的不平衡凝固使得SLM合金样品具有成分偏析、晶粒细小和晶内存在大量凝固胞的组织特点;且因为外延生长,出现建造方向平行于<100>晶向的强织构;经比较,轧制退火的合金样品组织均匀,晶粒尺寸是SLM样品的3 倍,晶界和晶内分别观察到少量的laves和d相,无成分偏析和亚结构存在,由于大量退火孪晶存在而使晶粒取向分布较随机。两种样品经拉伸性能试验发现,SLM样品的屈服强度和抗拉强度分别是轧制退火态的4.6和1.3倍,而延伸率有所下降,是轧制退火态的34.4%。分析认为SLM样品中晶粒细小和丰富的凝固胞亚结构是强度高的主要原因,延伸率较比传统加工样品的延伸率大幅降低应归结为打印缺陷如孔隙和残余应力的存在。     

激光选区熔化制备镍钛合金的研究进展

镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备NiTi合金,以及其工艺参数对成形件质量、显微结构、相变温度和力学性能的影响进行了阐述.同时,列举了一些3D打印制备的NiTi合金在生物医学领域的应用实例,并指出了SLM制备NiTi合金存在的问题,最后对其今后的发展趋势进行了展望.     

激光选区熔化技术制备NiTi合金的研究进展与应用

NiTi合金作为一种典型的形状记忆合金,除了具有独特的形状记忆效应,还拥有优异的超弹性、生物相容性和力学性能,广泛应用于医学、机械、微电子等领域。然而,由于该合金延展性过高、加工硬化、低热导等问题,传统的切削方法加工工艺复杂、成本高,限制了其工程化应用。增材制造技术（Additive manufacturing, AM）又称3D打印技术,以其独特的一体化成形的技术优势,有效地改善了传统加工方法存在的问题。对此,国内外学者对激光选区熔化（SLM） 3D打印镍钛合金成形工艺进行了大量研究,并取得了丰硕成果。综述了近年来选区激光熔化镍钛的研究进展,简述了选区激光熔化和热处理工艺与镍钛合金的相变温度、组织结构、力学性能等映射关系,着重分析了SLM工艺参数对镍钛合金超弹性的影响规律,揭示了其影响机制,介绍了激光选区熔化镍钛合金的在医学领域的应用,并对未来NiTi合金的增材制造技术的发展提出了展望。     

热处理工艺对激光3D打印成型CX不锈钢组织与性能的影响

为了探究热处理温度对激光选区熔化（Selective laser melting,SLM）技术制备的CX不锈钢微观组织和性能的影响,在不同温度（430、480和530 ℃）下对激光3D打印CX不锈钢进行热处理,并采用XRF、XRD、SEM等方法对样品进行化学成分、组织及性能的分析。结果表明：在SLM打印过程中,导致粉末中Al元素烧损率达19.2%;热处理工艺不影响激光3D打印成型不锈钢的密度,热处理前后样品密度均为7.72 g?cm^-3、致密度达到99%;随着热处理温度升高,CX不锈钢的屈服强度和抗拉强度均有提高,当热处理工艺为480 ℃×10 h（炉冷）时,屈服强度为796.5 MPa、拉伸强度为1 301.5 MPa、硬度为45.2 HRC,相比较打印态,分别提高了60.3%、19.0%和21.4%;断裂伸长率则先提高后降低,经480 ℃×10 h（炉冷）处理后断裂伸长率为16.0%,相较于打印态,提高了12.9%。SEM结果显示,断口为解理断裂和韧窝形貌,属于脆性-韧性混合断裂模式。微观组织分析结果表明：热处理后试样显微组织中的细小树突结构逐渐消失,转而变为粗大的马氏体组织,并且伴随着少量奥氏体的出现;随着热处理温度升高,马氏体转变为边界清晰且粗大的板条状。经热处理后可获得致密度良好、综合力学性能优异的CX不锈钢,为CX不锈钢能运用到更多的应用场景中提供了参考。     

激光熔覆工艺参数对镍基高温合金成形形貌的影响

激光熔覆成形过程中,工艺参数的选取对熔覆成形质量至关重要,为解决熔覆成形控形难,工艺参数选取,试错实验周期长的问题。采用ANSYS参数化语言APDL建立三维瞬态模型,模拟激光功率、扫描速度、送粉量、光斑直径4个工艺参数对温度和冷却速率的影响,优选出成形质量良好的工艺参数。结合3组实验结果,熔覆层的宽、高、深尺寸及晶相显微组织验证数值模拟的可行性。结果表明：模拟得出的最佳工艺参数为激光功率1400W,扫描速度10mm/s,送粉量1.8r/min,光斑直径2mm。熔覆层的宽、高、深数值模拟尺寸与实验结果一致,且优选的工艺参数成形质量优于对照组的成形质量,这为IN718镍基高温合金激光熔覆成形控形问题提供了很强的参考价值。     

打印方向及热等静压对增材制造AlSi10Mg的影响北大核心

AlSi10Mg因其密度小、强度高等优点在航空航天等领域有着广泛应用,通过与选择性激光熔化(SLM)技术结合可以快速生产高质量、高复杂度的零部件。研究了打印方向及后续热等静压处理对SLM成形AlSi10Mg微观组织及力学性能的影响,发现不同打印方向会在成品上留下不同的熔池特征,试件的延展性随着打印角度的增大而减小。热等静压加工会消除熔池特征,但也会将网状Si相转化为颗粒状沉淀相,降低抗拉强度的同时提高塑性,延展性依旧随打印角度增大而下降。     

选区激光熔化打印骨架结构组织研究

使用SLM SOLUTIONS公司SLM?125型选区激光熔化仪器进行了镍基合金3D打印样品制备,分别制得了实心制品A和具有网络骨架结构的制品B。对两种制品表面形貌及内部组织解刨分析发现,两种制品内部基体部分均为致密冶金组织,熔覆颗粒界面处未见明显孔隙或杂质。其中制品B复杂网络骨架结构的获得充分说明了该激光熔覆技术对复杂微结构的制备成型具有独特技术优势。文章还对比分析了两种制品在无热处理状态下局部裂纹生长的原因,结果表明具有骨架结构的制品B内部无裂纹,但在骨架连接角位置容易生成铸造缺陷并诱发裂纹。文章还采用有限元模拟方法进行了熔池冷却过程中骨架结构中应力分布分析。     

采掘机械密封纸垫冲孔工具的3D打印技术研究

针对某采掘机械密封纸垫冲孔用冲头国产化过程中,采用常规机械加工及挤压成型方案无法满足加工精度、难以保证使用寿命的问题,尝试性选择激光金属3D打印技术,并对粉末选择、结构简化、参数设置、打印控制、补充加工、产品试用等技术进行了全程分析。结果表明,小微零件及微细要素制造中,采用3D打印具有明显优势,可为同类零件的制造及工艺方案优化提供参考,也可为后续采取激光熔覆手段进一步降低制造成本提供研究基础。     

矿机易损设备3D打印修复技术的应用探讨

探讨了基于3D打印激光成形修复技术在矿机易损设备修复的应用范围及应用前景,提出在矿用设备易损零部件的直接工作件类、结构件类型、传动系统件三种类型设备的3D打印激光修复技术应用可行性,以及与部分矿机设备采用的激光熔覆表面强化技术的区别与优势,结果表明:3D打印激光修补矿用设备易损零部件,能避免或减少修复的机械加工,达到仿形精确修复,提高矿用设备易损件的使用寿命。     

基于响应面优化法激光选区熔化AlMgScZr研究

铝合金因其轻质、高强而被广泛应用于国防建设及航空航天等领域中,而激光选区熔化(SLM)技术在复杂结构零件的制造上具有很大的优势.采用SLM技术制备AlMgScZr合金,通过响应面优化的方法对其工艺参数进行了优化,得到了相对密度为99.11%、抗拉强度为333 MPa、屈服强度为282 MPa、延伸率为16%和显微硬度为119.5 HV_(0.05)的AlMgScZr铝合金试样.同时,研究了热处理对SLM制备的AlMgScZr试样拉伸性能的影响.结果表明,经过350℃保温6 h,在氩气气氛中冷却后经热处理制备的试样的抗拉强度升高到561.9 MPa,屈服强度提高至546.8 MPa,延伸率为5.2%.通过响应面参数优化得到了性能优异的高强度铝合金,为SLM制备AlMgScZr合金的应用提供了理论参考.     

矿井提升系统高精度综合检测

研究分析了综合运用工业测量系统、精密检测全站仪和激光垂准仪等多种观测设备,将其引入矿井提升系统综合检测的应用当中,采用相互结合的方式,改善观测手段。解决了现有观测手段的精度不足问题,能够较为有效地满足提升机等系统的观测要求。充分发挥了各种仪器性能优势,在提高了相应的观测精度的同时,极大地降低了观测工作量,提高了观测效率,为煤矿安全、高效生产作出了贡献。     

激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响

使用FeCrVSi和Ni+WC涂层粉末,在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层,并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明,两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度,FeCrVSi涂层对基材性能的提升更佳,添加FeCrVSi和Ni+WC涂层的材料表面磨损量分别降低9.5%和6.3%,硬度分别为470—550 HV和500—630 HV,高于基体的250 HV,这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果。在高应力载荷冲击过程中,涂层为高锰钢提供了第一层防护,以高硬度质点抵抗磨料破坏;同时,表层基材发生塑性变形和强化,产生形变诱导马氏体和栾晶硬化,提供了很高的硬化效应,在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度,提升了其耐磨性能。     

高速激光熔覆Inconel 625/Y2O3复合涂层高温耐磨性能研究

添加碳化物和难熔金属元素,可以显著提高激光熔覆技术制备Inconel 625合金涂层的耐磨性,但添加氧化物对合金涂层的高温耐磨性的影响研究较少,其作用原理尚未揭示。为此,采用高速激光熔覆技术,在20G钢板基体上成功制备了Inconel 625涂层和Inconel 625/Y₂O₃复合涂层,并对他们的微观组织及高温耐磨性进行了系统地研究。结果表明：在凝固过程中Y₂O₃作为形核剂,其可使晶粒细化及晶粒取向分布更加随机;Inconel 625涂层和Inconel 625/Y₂O₃复合涂层均表现出在激光熔覆层/基体界面搭接处的硬度最高,与Inconel 625涂层相比,Inconel 625/Y₂O₃复合涂层搭接处的硬度更高约为275 HV_0.5;与基体和Inconel 625涂层相比,Inconel 625/Y₂O₃复合涂层具有更低的高温摩擦磨损系数,其高温摩擦系数仅为0.2;通过对比高温磨损后微观组织形貌后发现,Inconel 625/Y₂O₃复合涂层的耐磨性能最好。     

利用激光进行微小深孔的特种加工

在现代工业产品中,对零件上微小深孔的加工精度要求越来越高,对微小深孔加工技术也提出了更高的要求。介绍了一种微小深孔的特种加工技术—激光打孔的原理与工艺参数。     

激光切割技术的应用与发展

激光切割技术是激光加工应用领域的重要部分,是当前世界上先进的切割工艺之一。论述了激光切割的特点,并且根据其国内国外的发展现状,指出了激光切割技术未来的发展趋势。     

镁合金的激光加工现状与发展

综述了激光在镁合金加工中的应用现状, 介绍了镁合金激光加工设备、工艺技术, 并对镁合金激光加工技术的发展进行了展望。激光焊接可以获得组织细小、性能优良的镁合金焊缝; 激光表面熔凝、合金化以及激光熔覆等表面改性工艺可提高镁合金的硬度、耐磨性和耐腐蚀等表面性能; 激光切割可以实现镁合金的高速高质量切割加工。因此, 镁合金的激光加工技术具有广阔的应用前景。     

激光相变硬化高速钢的摩擦磨损特性研究

研究了常规处理的高速钢和激光表面硬化的高速钢在滑动磨损条件下的摩擦磨损特性曲线。结果表明:与常规处理相比, 激光硬化表面表现出更高的耐磨性和抗咬合性, 且稳定磨损阶段较长。激光相变硬化高速钢耐磨性能的提高归因于激光表面硬化层具有超高硬度。     

一种稳定化光纤光源新型电路的设计

文章介绍了一种稳定化激光源的电路设计,详细阐述了电路设计的工作原理及实验调试结果。在激光源的实际工作温度范围内,其光功率输出值仅仅变化0.2dB。而且在某一固定的温度下,其输出值的精度为0.1dB。     

激光焊接的发展现状及展望

本文综述了国内外激光焊接设备、工艺研究以及工业应用的发展现状.介绍了激光焊接区别于传统焊接方法的主要特点,焊接对激光器、激光模式、导光系统的要求以及激光焊接中主要参数的影响.预计三、五年后激光焊接的工业应用将得到较大发展.     

雷管激光编码中的安全问题及其防护

文章简述了雷管的编码方式，重点介绍了激光编码中的安全防护措施，并指出只有做好这些安全工作，才能更好地将激光技术运用到雷管编码中去。