93W-7Ni激光粉末床熔融增材制造研究

以W颗粒和Ni颗粒预先混合的93W-7Ni粉体为原料,采用激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion, LPBF）制备了钨镍合金试样。研究了不同线能量密度的钨镍合金试样的相对密度、显微组织及显微硬度。结果表明：钨镍合金试样的缺陷主要为不规则孔隙,不存在明显可见的裂纹缺陷,且提高线能量密度能够明显减少缺陷。当线能量密度为1.5J/mm时,钨镍合金试样相对密度达98.04%。LPBF制备的钨镍合金试样的显微组织主要由W单质相和Ni-W基体相组成,并伴有大量细小的枝/颗粒状钨晶粒。试样的显微硬度高达529.83HV0.5,且基本不受线能量密度的影响。     

Ni-Mn-Ga合金激光粉末床熔融成形工艺及磁性能

文中通过激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,L-PBF）技术,结合热处理工艺优化策略,探索新型制造方案以实现功能性Ni-Mn-Ga合金及其复杂构件的可控制备.结果表明,激光加工制造过程中产生了气孔、裂纹和未熔合等缺陷,裂纹主要源于快速凝固引起的大热应力.在优化的工艺区间内,成功制备致密度97.5%以上的成形件,材料在环境温度为295～301 K时表现为L2₁有序奥氏体结构.经均匀化、有序化和去应力退火热处理后,材料成分均匀性有所提高,相变温度区间变窄,相变特征温度的提高约为20 K,磁化强度显著提高.热处理态材料在环境温度下表现为L2₁有序奥氏体和五层调制（5M）马氏体结构的混合物相.磁感应强度为5 T磁场下,热处理态材料在温度为300 K的饱和磁化强度可达到65.8（A·m²）/kg.L-PBF能够制备功能性Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金.     

粉末床激光熔融304L不锈钢的热处理工艺

采用激光粉末床熔融(LPBF)技术制备了 304L不锈钢,并对其分别进行了 600、800、1000 和1300℃保温2 h 的热处理,研究了热处理温度对其显微组织的影响.结果表明:样品的晶粒尺寸随温度升高呈长大趋势.当热处理温度为1300℃时,样品的晶粒明显粗化.由于LPBF 的快速凝固使304L 不锈钢中生成了 6...     

基于机器学习的Ti-6Al-4V合金激光粉末床熔融工艺优化

基于高斯过程回归(GPR)模型,对激光粉末床熔融Ti-6Al-4V合金的致密度和表面粗糙度观测数据进行了机器学习,得到了高致密度合金样品的激光功率-扫描速度的工艺优化窗口,并探讨了激光功率-扫描速度对表面粗糙度的影响。结果表明：获得高致密(≥99.5%)合金的激光功率-扫描速度工艺窗口呈梨形,扫描速度比激光功率对致密度影响更大,且高功率条件下适宜的扫描速度范围较宽。降低激光功率和提高扫描速度会单调增加表面粗糙度,且在低激光功率和高扫描速度下该影响更显著。同一激光能量密度下打印的合金致密度取决于具体的扫描速度和激光功率,但表面粗糙度基本相同。优化工艺窗口下样品的表面粗糙度小于10μm。实验证明GPR预测的优化工艺窗口是可靠的,该方法可拓展应用到其他合金增材工艺优化设计中。     

热等静压处理提升激光粉末床熔融成形钼合金的力学性能

为了提升激光粉末床熔融（LPBF）技术所制备的钼（Mo）合金的力学性能,采用了热等静压技术对其处理。热等静压处理后,LPBF Mo合金的孔隙率从0.27%降低至0.22%,Mo和Ti元素得到充分扩散并且分布地更加均匀,同时形成了大量低角度晶界,抗拉伸强度从286±32 MPa升高至598±22 MPa,伸长率由0.08%±0.02%提高至0.18%±0.02%,在拉伸过程中晶粒没有明显变化。热等静压处理消除了LPBF Mo合金的熔池边界,而熔池边界是LPBF Mo合金提前失效的主要原因。因此,热等静压处理成为了一种有效的强化LPBF Mo合金力学性能的方法,为制造高性能钼基合金提供了新思路。     

激光粉末床熔融制备奥氏体不锈钢的晶界特征分布与性能

采用激光粉末床熔融（LPBF）工艺,利用高能量密度和层间停留打印策略制备了316L奥氏体不锈钢,并对其进行了1300℃固溶处理,研究了不锈钢的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能。结果表明,LPBF打印316L不锈钢具有近等轴的组织形貌,且晶内产生大量退火孪晶,䥺SymbolSA@3~n（n=1, 2, 3）晶界比例高达47.3%,表明LPBF过程中的热循环诱发了316L不锈钢动态再结晶行为。与后续固溶处理引发静态再结晶的试样相比,LPBF试样具有更高强度的同时仍具有优异的耐腐蚀性能。分析认为,动态再结晶后的均匀细小等轴晶组织和高比例的特殊晶界是LPBF试样分别可以提升强度和耐腐蚀性能的重要原因。     

激光粉末床熔融人工膝关节植入物在不同构建方案下残余应力和变形的固有应变建模

采用基于最小残余应力和变形的修正固有应变模型,对具有不同打印建造姿态和支撑结构的3种打印建造方案进行了有限元分析。结果表明,以降低打印建造整体高度和减少与打印建造方向倾斜角较大的支撑结构为准则,在进行激光粉末床熔融前进行适当的打印建造姿态和支撑设计,可以有效地减小残余应力和变形。此外,在不知道Ti-6Al-4V人工膝关节热物性随温度变化的情况下,利用固有应变模型预测其残余应力和变形,可以获得较好的精度并节约时间成本。     

Ni含量对激光粉末床熔融成形NiTi形状记忆合金显微组织和力学性能的影响

激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)成形NiTi合金由于Ni元素的蒸发导致成分偏离粉末设计成分,而NiTi合金的形状记忆效应、超弹性等性能受Ni含量影响极大。因此有必要对不同Ni含量NiTi合金的LPBF成形性、显微组织以及力学性能开展研究。采用真空电极感应熔炼气雾化技术制备了Ni_50.8Ti、Ni_51.0Ti以及Ni_51.5Ti(原子分数,%)3种预合金粉末,研究其在不同工艺参数下的冶金缺陷、显微组织及力学性能的演化规律。结果表明,高Ni含量NiTi合金在LPBF成形过程中容易产生垂直于建造方向的裂纹,成形性较低Ni含量NiTi合金差。Ni_51.5Ti合金室温下的临界应力可达476 MPa,但断裂伸长率仅为2%;Ni_50.8Ti合金临界应力仅为122 MPa,断裂伸长率可达8%。