工艺参数对316不锈钢粉末激光烧结球化的影响

采用直接金属激光烧结的方法,对316不锈钢粉末进行了一系列烧结实验.实验发现,在液相粘度较高、表面张力大,熔体材料不浸润固相颗粒和基板等因素的影响下,烧结过程中出现了球化现象.球化的出现妨碍了直接金属激光烧结成形的顺利进行.分析了316不锈钢粉末球化效应产生的原因,讨论了工艺参数(激光功率、扫描速度和粉层厚度)对316不锈钢金属粉末烧结成形的影响.研究表明,适当提高扫描速度或减小激光功率可以在一定程度上减小316不锈钢粉末激光烧结的球化效应.     

覆膜金属粉末激光烧结过程温度场的数值模拟

目的 对覆膜金属粉末变长线扫描激光地过程的温度场进行研究。方法 对激光源的加热特性。粉末材料的热物性参数及激光烧结动态过程是行研究分析。建立温度场数学模型,应用限元方法进行计算。结果与结论 温度场的数值计算结果与实验测量结果基本吻合。利用模场计算结果可以进行工艺参数优化。     

选区激光熔化工艺参数对Ti-6Al-4V成形质量的影响

选区激光熔化是一种利用高能束选择性熔化金属粉末进而直接制造复杂几何形状产品的增材制造技术。采用选区激光熔化成形Ti-6Al-4V样品,分析影响选区激光熔化成形质量的主要因素,采用体式显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计系统研究了不同工艺参数对Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形样品的表面形貌、致密度、组织、显微硬度的影响规律。研究得出Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形的优选工艺参数为:扫描功率450W,扫描速度2 500mm/s,扫描间距0.07mm,该工艺参数下打印出的样品具有较为优良的成形质量,致密度高达97.8%,显微硬度平均值为446HV。     

选区激光烧结收缩率预测及工艺参数优化

针对选区激光烧结过程中收缩变形问题,采用正交实验与测量的方法获得训练样本,分别应用BP神经网络与基于遗传算法优化的支持向量回归算法(GA-SVR),建立了针对聚苯乙烯(PS)材料的工艺参数与收缩率之间的定量预测模型,进一步应用自适应变异的粒子群算法对定量模型进行参数寻优。结果表明,基于相同的训练样本,GA-SVR算法相比BP神经网络来说拥有好的预测性能,在此基础上应用粒子群算法寻优得到了预热温度85℃、激光功率19.8 W、扫描速度2590 mm/s、铺粉层厚0.1 mm、支撑厚度1 mm的最优工艺参数组合。模型可以更加准确地控制实际生产中收缩变形现象的产生,为烧结过程中优化控制提供了新思路。     

陶瓷材料的选区激光烧结快速成型技术研究进展

阐述了陶瓷材料选区激光烧结技术的原理、工艺和特点，着重分析了粉体预处理、激光烧结参数以及坯体后处理等工艺因素对制件精度和性能的影响，还介绍了该技术目前的应用状况以及潜在的应用领域，最后对该项技术研究和发展的趋势作了展望，指出选区激光烧结技术有可能成为本世纪最主要的陶瓷材料成型工艺之一。     

仿血管聚氨酯基复合材料的激光烧结工艺研究

激光选区烧结(SLS)技术在生物医学领域的应用日渐广泛,但是由于材料的限制,大部分SLS打印的产品都是合成塑料、陶瓷、合金等刚性零件,研究能用于激光选区烧结技术的柔性材料成为当前的迫切需求。本工作采用聚氨酯(TPU)粉末为主料,研究并制备了一种可用于激光选区烧结技术的复合材料,其烧结制件具有较高的强度及成形精度,可用于制作仿血管等柔性医疗模型。首先通过正交试验法对TPU/PS复合粉末进行激光选区烧结实验,并对制件进行测试,获得加工工艺参数对制件强度、成形精度及烧结密度的影响规律。其次对不同配比的TPU/PS复合粉末进行激光选区烧结实验,得到拉伸试件和弯曲试件,通过对制件的尺寸测量、力学强度测试及通过扫描电镜对复合粉末和拉伸试样断口进行显微组织观察,得到了不同组分配比对烧结制件显微组织及拉伸强度、弯曲强度的影响,确定了仿血管柔性材料的理想配比。     

激光选区熔化热输入参数对Inconel 718合金温度场的影响

采用有限元模拟及实验验证相结合的方法,通过模拟随温度变化的粉体层和已凝固合金层的热物理参数转化及激光往复扫描过程等,研究了不同激光扫描速率和功率条件下,制件温度场分布、熔池大小的变化规律。基于激光线能量密度的激光热输入综合参数,总结了Inconel 718合金激光选区熔化过程中熔池大小的预测方法。结果表明,在激光的作用下,温度场等温线分布呈现椭球型,同时椭球型向已凝固合金层偏移。在本次实验参数研究范围内,激光线能量密度与成型过程中熔池大小之间呈线性增长关系。同时,本研究通过激光选区熔化设备制备了不同激光热输入条件下的Inconel 718合金试样,并对熔池大小进行了实验验证,所得实验数据与模型预测结果吻合良好。     

TiB2/AlSi10Mg激光选区熔化成形工艺研究

目的 针对TiB2/AlSi10Mg开展激光选区熔化成形研究,获得工艺参数影响规律并优化工艺参数.方法 采用正交试验法设计三因素四水平正交试验,进行TiB2/AlSi10Mg激光选区熔化成形,分别研究激光功率、扫描速度、扫描间距等3种工艺参数对TiB2/AlSi10Mg致密度和硬度的影响规律,分析激光能量密度对铝合金内部缺陷的影响,并且研究时效时间对材料硬度的影响.结果 TiB2/AlSi10Mg激光选区熔化成形的最佳工艺参数:激光功率为280 W,扫描速度为1400 mm/s,扫描间距为90μm,层厚为30μm时,得到的材料致密度为99.7％,时效处理后的硬度为151HV.结论 工艺参数对于SLM成形TiB2/AlSi10Mg致密度的影响顺序为扫描间距>激光功率>扫描速度,对于硬度的影响顺序为扫描间距>扫描速度>激光功率;扫描间距对于致密度和硬度的影响程度均最大.     

激光选区熔化316L不锈钢凝固特征与微观组织结构

对不同工艺参数下激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形316L不锈钢微观组织结构进行表征,研究不同工艺参数下SLM成形316L不锈钢微观组织结构演化规律、单熔化道凝固特性。结果表明,SLM成形316L不锈钢具有跨尺度、非均质凝固组织特征,包括微米尺度柱状晶粒、小角晶界、熔池界面和纳米尺度亚结构。单熔化道的稳定成形是三维块体成形的基础,熔化道稳定性由激光工艺参数与金属粉体物理特性共同决定。不同的激光工艺参数显著影响SLM成形316L不锈钢微观组织结构,通过改变激光参数可实现微观组织结构的调控,在不同的激光逐层旋转角度下,SLM成形316L不锈钢晶粒尺寸随着扫描间距的增大而增大。强制定向热流使得外延生长机制主导凝固晶粒的生长,在不同的激光工艺参数下,沿增材方向的柱状晶粒形貌普遍存在。     

激光选区烧结粉末包覆工艺的研究

激光选区烧结作为快速成型技术的重要组成部分,其成型材料在激光选区烧结工艺中占有至关重要的位置.在考虑激光选区烧结对成型材料性能要求的前提下,研究了SLS粉末包覆工艺.     

烧结金属纤维毡硫酸盐酸性镀铜研究

采用硫酸盐酸性镀铜工艺对不锈钢烧结纤维毡进行双面镀铜实验.共选用4组参数对不锈钢烧结纤维毡进行电镀实验,研究了相同电流密度下,不同电镀时间对不锈钢纤维毡孔型和过滤性能的影响.结果表明,随着电镀时间的延长,电镀不锈钢纤维毡透气度和孔隙度下降,过滤精度和气泡点压力升高,铜离子优先在纤维间接点处沉积.所以,采用合理的电镀工艺提高不锈钢纤维毡的导电导热性能是可行的.     

选择性激光烧结峰值温度的三维有限元模拟

选择性激光烧结(SLS)中工艺参数和扫描路径对烧结件性能有较大影响,文中研究了激光烧结工艺参数和扫描路径对峰值温度的影响规律。通过建立SLS的温度场模型并开发C++的有限元模拟软件,分析了激光功率、激光扫描速率及预热温度等工艺参数对SLS峰值温度的影响,对比了不同扫描路径下高分子粉末和金属粉末的SLS峰值温度变化规律。数值算例表明,SLS温度场中峰值温度随激光功率和预热温度的升高而升高,随激光扫描速率的升高而降低;扫描路径对高分子粉末SLS峰值温度的影响较小;开发的温度场模型准确合理,能够为实际生产提供理论依据。     

钛合金粉末激光成形过程中激光比能量对热应力的影响

为了提高钛合金粉末激光成形工件的质量,除了在真空箱体内建立惰性气体保护氛围防止氧化外,对钛合金激光成形过程中瞬态热应力的研究是非常必要的。在本文中,通过使用ANSYS软件的APDL语言,使用"单元生死"技术,并对熔池与粉末、激光与粉末的相互作用进行能量补偿,进行了不同激光比能量复合工艺参数作用下的数值模拟,得到了更为精准的结果,并对加工过程中瞬时热应力分布结果进行了分析和研究。最后使用相同的工艺参数进行实验,使用热电偶测量基板上固定点的温度变化,并与数值模拟结果进行相比对,间接的证明了仿真的准确性。     

激光选区熔化成型316L不锈钢的工艺参数对硬度与微观组织的影响

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术能够制备复杂的一体化空间构件,是金属增材制造的主要方法之一.然而,目前SLM技术仍存在一些问题,如工艺参数对性能的影响规律复杂等,这极大地限制了SLM技术的推广和应用.因此,选择激光功率、扫描速度、扫描间距和相邻层之间的旋转角度四种SLM工艺参数进行分析,设计正交实验,制备了316L不锈钢材料的试样,表征了SLM成型试样的尺寸精度、相对密度和硬度,并观察其宏观结构和微观组织.以激光能量密度为因变量,研究其对成型316L不锈钢材料性能的影响,实现了多输入变量到单输入变量的降维,简化了SLM工艺参数对成型材料力学性能和微观结构的复杂影响规律.结果表明,当输入的激光能量密度在65～90 J/m3之间时,316L不锈钢的相对密度在99.6％以上;当激光功率为180 W、扫描速度为870 mm/s时,316L不锈钢的晶粒均匀,其形状近似正六边形,晶粒度为0.4μm.SLM成型的316L不锈钢相对密度与硬度有一定的关联性,当相对密度高于99.0％时,试样的硬度较高,约为250HV.     

金属粉末激光快速成形的工艺及材料成形性

对比了3类金属粉末激光快速成形工艺:选区激光烧结;选区激光重熔,或称选区激光熔覆;以及直接激光沉积,或称激光净成形.提出了其分类依据是金属粉末与激光的作用机制,以及由此导致的金属粉末激光成形机理.综述了上述3类激光快速成形工艺的成形原理、成形材料及工艺优劣,分析了"球化"效应、翘曲变形、以及裂纹等对金属粉末激光成形性的影响规律及相应解决措施.     

不锈钢粉末冷等静压数值模拟与实验验证

通过冷等静压实验获得了不锈钢粉末的压力-密度关系,在模拟中用于表征材料的硬化特性。为了描述粉末的致密化行为,使用了ABAQUS有限元软件中的Cam-Clay模型,对粉末的冷等静压实验过程进行模拟,结果表明实验的尺寸与模拟的结果符合得较好,说明模拟中使用的参数设置是合理的。然后使用选择性激光烧结/冷等静压复合工艺制造球形制件,并对冷等静压过程进行模拟,结果表明制件变形比较均匀,实验的结果与模拟的结果符合得较好,密度的预测与实验结果比较吻合。通过模拟不仅为冷等静压工艺提供有益的指导,也为以后复杂试样的冷等静压尺寸设计提供了重要参考。     

钛合金粉末激光成形过程中粉流密度对热应力的影响

为了提高钛合金粉末激光成形工件的质量,除了在真空箱体内建立惰性气体保护氛围防止氧化外,对钛合金激光成形过程中瞬态热应力的研究是非常必要的。在本文中,通过使用ANSYS软件的APDL语言,使用"单元生死"技术,并对熔池与粉末、激光与粉末的相互作用进行能量补偿,进行了不同粉流密度复合工艺参数作用下的数值模拟,得到了更为精准的结果,并对加工过程中瞬时热应力分布结果进行了分析和研究。最后使用相同的工艺参数进行实验,使用热电偶测量基板上固定点的温度变化,并与数值模拟结果进行相比对,间接的证明了仿真的准确性。     

选区激光熔化Ti6Al4V梯度多孔结构工艺优化

目的 获得成形质量良好的医用梯度多孔金属种植体。方法 基于响应面法(RSM)建立选区激光熔化成形工艺参数(激光功率、扫描速度及扫描间距)与样件致密度、表面粗糙度及孔隙率差值的数学模型。利用获取的致密度、表面粗糙度和孔隙率差值对样件成形质量进行表征,通过响应面方差分析获取SLM不同成形工艺参数对样件致密度、表面粗糙度和孔隙率差值的影响,得到成形质量最佳的工艺参数。结果 样件成形质量最佳的SLM成形工艺参数如下:激光功率为240 W,扫描速度为1 400 mm/s,扫描间距为0.08 mm。优化后样件成形质量的预测值如下:致密度为97.97%,表面粗糙度均值为6.88 μm,孔隙率差值为2.97%。试验结果表明,预测值与试验值基本吻合,所建立的数学模型可以准确预测样件成形质量。结论 通过响应面法试验设计及方差回归分析,确定了Ti6Al4V梯度多孔金属种植体SLM成形的最佳工艺参数。     

激光选区熔化成形工艺对304L不锈钢冲击韧性的影响

目的 了解激光选区熔化(SLM)成形工艺参数对304L不锈钢冲击韧性的影响,从而得到304L不锈钢的最佳成形工艺参数。方法 对激光功率300~340 W,激光扫描速度800~1 500 mm.s^?1条件下的激光选区熔化成形304L不锈钢开展冲击试验,通过表面硬度、微观组织及断口形貌观察对冲击韧性的影响规律进行分析。结果 SLM成形304L不锈钢微观组织为跨越熔池生长形成的不规则柱状晶粒,成形工艺参数对试样表面硬度影响不显著;随着激光功率的增大和激光扫描速度的降低,304L不锈钢断面致密程度提高,孔洞类缺陷尺寸减少且数量减少,冲击韧性增大,冲击功最大值为141.9 J。结论 基于冲击试验结果,在激光体能量密度为100~140 J/mm³的条件下,304L冲击韧性稳定在138 J左右,为SLM成形304L材料的最佳成形参数区间。     

颗粒增强铜基复合材料的选区激光烧结制备

利用选区激光烧结制备了亚微米WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料。利用X射线衍射仪、 扫描电镜及原子力显微镜表征了激光烧结试样的显微组织。结果显示: WC增强颗粒或部分熔化且圆滑化, 或完全熔化且原位析出; 与基体具有连续相容的冶金结合界面。 研究了工艺参数(激光功率、 扫描速率、 铺粉厚度)对烧结试样组织及性能的影响。结果表明, 增加激光功率能改善增强颗粒与基体的界面结合性能。激光扫描速率大于0.05m/s 时, 能提高增强颗粒分散均匀性。铺粉厚度降至0.30mm以下, 有利于提高烧结成形致密度。