增材制造金属零件抛光加工技术研究进展

金属增材制造在航空航天、医用植入等领域有良好的应用前景,但成型表面质量差,未经后处理加工无法满足高使役性要求,抛光加工是高性能金属增材制造技术链中的关键环节。概述了增材制造金属零件应用现状和生长过程固有的阶梯效应、球化效应、粉末粘附等特性,以及成型表面高粗糙度等形貌特征。在此基础上,重点综述了增材制造金属零件抛光加工中应用较广的电化学、激光、磨料流三种抛光技术的研究进展,以不同制造工艺、不同金属粉末材质、不同结构形式(多孔结构、高长径比流道等)的增材制造样件为主线,通过表面粗糙度、材料去除、表层残余应力、廓形精度保持性等技术指标,对增材制造金属零件抛光加工研究成果进行了归纳总结。最后展望了增材制造金属零件抛光技术的发展方向。     

大型航空航天铝合金承力构件增材制造技术

金属增材制造技术凭借其个性化定制能力和高质量成形潜力,迅速发展成为影响航空航天设计与制造能力的一项关键先进技术.在简要总结金属增材制造技术分类和原理的基础上,阐述了高强铝合金在激光增材、电弧增材、电子束增材、固相增材工艺下的形性调控与成形机理研究进展,综合归纳了铝合金增材制造技术在航空航天领域的具体应用,展望了大型铝合金承力构件在形性调控、结构设计、材料体系、工艺数据库、智能化增减材技术等方向的研究.     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织及疲劳性能研究进展

金属增材制造技术可实现大型复杂钛合金零件的高性能自由实体成形,在航空、航天、动力、能源等领域的应用日益广泛。基于材料成形过程中组织和性能间的密切关系,本文简述了增材制造Ti-6Al-4V合金的沉积态和热处理态组织、织构特征,拉伸和疲劳性能,指出了当前增材制造Ti-6Al-4V合金研究中存在的关键问题,并对增材制造Ti-6Al-4V合金的发展趋势进行了预测。     

适用于金属增材制造的球形粉体制备技术

金属增材制造技术作为一项革命性的先进制造技术,从20世纪90年代兴起并得到迅速发展,受到各国家的高度关注。原料是影响和制约增材制造零部件性能的关键因素之一。球形粉体由于具有良好的流动性和铺展性、以及较高的松装密度与压实密度等优异性能,是金属增材制造的理想原材料。本文针对球形粉体的雾化制备技术以及粉体的球化技术,详细总结了雾化和球化技术的相关原理、方法和技术特点,并针对金属增材制造对球形粉体制备技术的发展进行了展望。     

基于电弧的多能场复合增材制造技术研究现状

增材制造主要分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术和电弧增材制造技术。相较于其他增材制造技术和传统加工方式,电弧增材制造技术具有成形速度快、成本低、材料利用率高,以及成形件化学成分均匀且性能优良等优势,被广泛应用于大型金属零件制造。电弧增材制造因具有多样化的应用方向,可以满足不同标准零部件的加工制造,已经逐步成为当下主流的零部件加工技术。主要介绍了单一热源(如钨极)气体保护增材制造技术、等离子弧增材制造技术、熔化极气体保护增材制造技术、冷金属过渡增材制造技术和多能场辅助电弧复合增材制造技术,包括磁场–电弧、激光–电弧和电场–电弧等复合增材制造技术等。从宏观形貌、微观组织和力学性能3个角度出发,分析了工艺参数或工艺自身特性对增材制造成形件宏观形貌的影响,讨论了成形件显微组织演变机制及其力学性能,同时提出了单一热源与多能场辅助电弧增材制造技术在现阶段存在的问题,并给出了建议。     

电弧增减材复合制造精度控制研究进展

电弧增减材复合制造技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新兴技术。丝材电弧增材制造(WAAM),因其在金属增材制造中具有制备成本低、沉积效率高、材料利用率高等优势而备受推崇;又因其热输入高、成型精度相对较低而存在一定局限性。因此,亟待研发既能保证成形效率,又可以精确控制传热、传质、传力的增材复合制造技术。电弧增减材复合制造对于大型框架构件上肋板或类似薄壁墙体、筋板等构件的加工十分适合,可以实现降低制造成本和提高生产效率的目的。除增材制造精度和应力控制等问题外,增材后控形减材制造的切削问题不同于传统的去除加工,也受增材沉积表面不均匀性、增材余热和残余应力等因素影响。为解决上述问题,近年来为实现高速高效成形、精确控形控性的多种增减材复合制造方法不断涌现。本文对目前增材制造成形误差、增材后应力变形控制,以及增材后减材切削加工的相关研究进行综述,旨在探索金属构件增材复合带温减材制造的可行性,寻求合理利用增材余热,在保证最佳加工精度的前提下追求较小残余应力、良好材料微观性能和较高生产率的新型制造工艺。     

基于同步辐射和中子衍射分析的金属增材制造关键共性问题研究进展

金属增材制造技术具有“微区超常冶金”和“激冷快速凝固”的本征属性。实现动态监测和控制增材制造过程中缺陷、应力和组织的演化,是该领域国际前沿研究的难点和热点。本文从航空、航天及汽车等领域中金属增材制造的关键共性问题入手,阐述了同步辐射和中子衍射两种方法在金属增材制造中的冶金动力学及内部缺陷原位分析,液态金属超常凝固,微观组织及相变过程,内应力的形成及演化行为的研究进展。最后,阐述了研究不足,并展望了金属增材制造的未来发展。     

熔焊与金属增材制造过程红外检测与质量控制研究进展

金属增材制造以高效、无模具、自由制造等优点,在汽车、舰船、航空航天与电力核能等领域得到了广泛应用,从而推动我国制造行业的新一轮革命。在增材制造巨大应用潜力下,熔焊技术已与金属增材制造工艺产生了深度融合。然而,受限于熔焊与金属增材制造中高温、强弧光的制造环境,不同于传统减材制造的缺陷特点,对制造/成形过程的控形控性提出了严峻挑战。文中综述了熔焊与金属增材制造过程中的缺陷类型以及红外检测技术在过程检测和质量控制方面的应用现状,并对其面临的挑战与发展趋势进行展望。     

稀土在金属增材制造中的应用

增材制造为复杂结构金属材料制备及其组织、性能调控提供了全新的可能。在原材料中添加稀土是改善金属增材制造显微组织和性能的可行方法。本文总结了近期关于稀土在金属增材制造的研究工作,在简要介绍增材制造工艺及组织特征的基础上,着重对稀土在其中的作用进行了综述。本文同时讨论了目前稀土在金属增材制造中应用需要明确的几个关键基础问题。通过合理的稀土添加及对应的工艺调整,除了能够优化增材制造金属材料的显微组织和性能,还可能进一步拓展增材制造可加工材料体系的范围。     

低热输入高效成形电弧增材制造研究进展及展望

电弧增材制造作为金属增材制造技术的一个重要分支，以电弧为载能束采用逐层堆积的方式制造金属构件，因其制造成本低、成形效率高、材料利用率高等优势，在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。沉积层热输入与丝材熔化效率的解耦控制是推进电弧增材制造技术高效、高质量发展与应用必须解决的关键科学与技术难题。分析了热输入与成形效率强耦合的主要原因，重点阐述现有的高效成形方法、热积累控制方法、低热输入热源的研究进展与不足，指出了未来电弧增材制造低热输入高效成形的主要发展方向。     

现代表面技术的涵义、分类和内容

探讨了现代表面技术的涵义、分类和内容,展望了表面技术的发展趋势。     

超声振动辅助加工表面微结构及其特性研究进展

针对超声振动复合加工方法种类繁多且表面微结构指征复杂等问题,阐述了表面微结构的内容和研究现状,论述了国内外超声切削、磨削、表面强化等方法的加工原理及超声振动加工表面微结构特性的试验研究方法,归纳了超声振动条件下表面粗糙度、表面微观形貌的建模方法及其特点,讨论了实验回归建模、数值解析建模和神经网络建模的研究进展,并预测了国内外超声振动表面加工的新技术领域和发展方向,对改善高性能难加工材料的表面微结构特性具有重要意义。     

基于Pro/E复杂分型面的模具型腔设计

通过对一般注塑模具型腔分型面的分析,提出了创建复合分型面的设计方法,介绍了生成模具型腔的过程,解决了复杂模具型腔分型难的问题.实践证明该方法对其它复杂模具分型设计具有参考作用.     

表面工程的发展及思考*

在总结表面工程特点、价值、功能和发展前景的基础上,着重从适应科学技术发展需求;支撑再制造产业发展;融合多学科成果;以及发展"设计化、智能化、自动化、绿色化、多动能化"等角度论述了表面工程的发展趋势。从分析我国表面工程发展现状入手,提出了通过加强行业宣传,完善系统理论,增强表面工程技术服务能力,增强行业凝聚力、影响力和自我约束能力,加紧编制行业相关标准、规范/规程,以及做好表面工程技术职业技术人才的培养等促推我国表面工程发展的6条措施。     

绿色海洋防污材料的表面构筑研究进展

海洋生物污损已成为影响船只与装备在海洋环境中服役性能的全球性问题。因此,发展高效、广谱、环境友好的防污材料势在必行。借鉴海洋生物表皮具有的天然防污特性,人们通过对材料的表界面组分、形貌设计,获得了一系列环境友好型防污材料。文中系统归纳和评述了低表面能材料、表面亲水性材料、表面织构化材料和表面植绒材料等依靠表面物化性能调控来获得具有优异防污表现的绿色防污材料的研究进展,最后指出当前绿色防污材料存在的问题及未来的发展方向。     

表面分析技术综述

介绍表面分析研究的内容和分析技术,具体论及电子探针显微分析、俄歇能谱分析、光电子能谱、二次离子质谱等。同时综述表面分析技术的现状及其发展前景。     

等温淬火球墨铸铁表面热处理工艺的研究

等温淬火球墨铸铁(ADI)具有多方面优越的性能特点,然而,单纯的等温淬火难以同时具有高强度、高硬度及高的韧性与塑性。为了进一步扩大ADI的应用范围,采用不同的表面高频淬火工艺考察了ADI表面热处理的可行性,并着重探讨了不同表面处理工艺对ADI表层组织及硬度的影响规律。研究表明,对ADI采用二步法表面热处理可以得到理想的效果。     

Surface Cleaning or Activation？Control of Surface Condition Prior to Thermo-Chemical Heat Treatment

Actual heat treatment processes must face increasing specifications with reference to process quality, safety and results in terms of reproducibility and repeatability. They can be met only if the parts‘ surface condition is controlled during manufacturing and, especially, prior to the treatment. An electrochemical method for the detection of a steel part‘s surface condition is presented, together with results, consequences, and mechanisms concerning surface pre-treatment before the thermochemical process. A steel surface‘s activity or passivity can be detected electrochemically, independently from the chemical background. The selected method was the recording of potential vs. time curves at small constant currents, using a miniaturized electrochemical cell, a (nearly) non-destructive electrolyte and a potentio-galvanostatic setup. The method enables to distinguish types of surface contamination which do not interfere with the thermochemical process, from passive layers which do and must be removed. Whereas some types of passive layers can be removed using conventional cleaning processes and agents, others are so stable that their effects can only be overcome by applying an additional activation pre-treatment, e.g. oxynitriding.     

超声深滚对TC4钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响

研究了采用超声深滚处理（UDR）对钛合金（TC4）试件表面形貌和表面粗糙度的影响.采用扫描电子显微镜观察分析了超声深滚处理前后的试件表面形貌,采用表面粗糙度仪分析研究了强化处理前后的表面粗糙度变化.结果表明,超声深滚处理可以显著降低机加工痕迹,消除表面微损伤,大幅降低表面粗糙度,可使表面粗糙度由Ra 2.32 m降低到Ra 0.11 m.     

化学刻蚀法制备金属超疏水表面的方法及机理研究

超疏水表面应用广泛,价值巨大。构筑超疏水表面的方法众多,化学刻蚀具有方法简单、效果显著的特点。针对金属表面,研究刻蚀液成分、溶液配比及反应条件对材料疏水性能的影响以及低表面能修饰方法与机理。从Wenzel、Cassie基础理论模型展开,综述了不同的固-液接触状态及疏液机理,通过SEM图与关系曲线图,直观地展示了刻蚀方法与刻蚀反应条件对试样表面微观形貌与宏观疏水性能的影响。从理论分析的角度阐述了表面微结构形貌以及尺寸参数对于静态、动态疏水性能的影响。针对用于低表面修饰的修饰剂与官能团,对其修饰效果与修饰机理进行了说明。在此基础上,针对该方法目前存在的问题进行总结和梳理,并对刻蚀后表面疏水性能稳定性在不同情况下出现波动的原因进行深入分析。