FDMS工艺制备金刚石工具技术浅析

近些年，熔融沉积成形烧结（fused deposition modeling sintering,FDMS）技术迅猛发展，由于其具有能耗低、打印稳定性高、成形设备价格低廉和操作简单等优点，在金刚石工具的制造中具有巨大的发展潜力。对FDMS工艺制备金刚石工具的技术可行性进行了分析，系统论述了FDMS技术的制备工艺流程、打印参数优选以及打印设备优化设计等内容，列举了FDMS制造金刚石超薄片的研究成果，指出了FDMS技术在制造金刚石工具中的关键问题，并对其发展进行了展望。     

3D打印技术在金刚石工具制造中的应用探讨

3D打印技术是一种处于科技前沿的新型智能制造技术，将其应用于金刚石工具制造是一种新的尝试。3D打印技术具有传统工艺无可比拟的优势，如成品整体性强、精密度高、操作简便、可完成复杂形状的产品制造等，极大地帮助与补充了金刚石工具的制造方法。3D打印技术能够制作使用其他常规方法难以完成的超薄、微型或异型金刚石工具。但是，3D打印技术也存在一些问题，如可用的金刚石粉末种类不足，金刚石的碳化、粒度、浓度等问题，需随3D打印技术的发展而逐步解决。      

3D打印金刚石复合片及其钻头的研究进展

PDC钻头已成为油气勘探领域的首选钻头类型，日益提升的PDC钻头性能要求特别是钻进效率要求给钻头制造带来较大挑战。钻头工作面结构改进是PDC钻头实现高效破岩的关键，但这给PDC钻头制造带来难题。3D打印技术是一种新型的快速成形技术，具有制造任意复杂形状结构、个性化定制和创意设计的优点，将3D打印工艺应用于PDC及其钻头的生产是未来发展的必然趋势。本文中介绍了目前用于制备PDC及其钻头的3D打印技术的基本原理，包括光固化成形技术（SLA）、熔融沉积技术（FDM）、激光选区烧结（SLS）、激光选区熔化技术（SLM）和喷墨粘粉式（3DP）等；总结了现有3D打印技术在PDC及其钻头制造方面的研究进展，并对未来3D打印PDC钻头的发展进行了展望。     

3D打印及增材制造技术在铸造成形中的应用及展望

3D打印技术是现代工业制造领域正在迅速发展的一项新技术,其核心思想为增材制造。目前,3D打印技术已在铸造成形中逐渐使用,该技术推动了传统铸造技术的发展和革新,对未来智能铸造发挥着重要作用。综述了近年来国内外SLS、SLA、FDM、3DP、LOM五种典型3D打印技术,以及在铸造成形中特别是在铸造模具领域的应用情况,并指出了目前存在的问题及发展趋势,为今后3D打印技术在铸造成形中的进一步研究和应用提供参考。     

增材制造金刚石工具研究现状及展望

随着金刚石工具朝着形状复杂化、结构精密化、性能高端化等方向发展,常规金刚石制造工艺受成形原理限制较难满足上述要求,亟须寻求新的金刚石工具制造工艺。增材制造是一项新兴的、降三维制造为二维制造的技术,近年来开始应用于复杂结构金刚石工具的制造。本文综述了激光选区熔化、激光选区烧结、立体光固化成形等目前主流增材制造工艺成形金刚石工具的研究进展,详细介绍了3种工艺的成形原理,重点阐述了不同工艺中金刚石与胎体材料的界面结合问题,简要对比了3种增材制造工艺成形金刚石工具的差异。最后,对未来增材制造金刚石工具的研究重点进行了展望。      

3D打印块体非晶合金研究进展

3D打印作为一项新兴技术,是制备大尺寸与复杂形状块体非晶合金的理想方案。总结了3D打印块体非晶合金的研究现状,包括激光立体成形技术(LSF)与选区激光熔化成形技术(SLM);分析了3D打印块体非晶合金过程中所面对的热影响区(HAZ)、组织均匀性与残余应力等问题;并指出了针对特定体系的非晶合金,开展3D打印成形工艺参数优化研究的必要性。     

深拉成形和3D打印对柱胞轴向压缩吸能性能的影响

设计了一种薄壁半椭球壳体柱胞单元,采用深拉成形工艺和3D打印技术分别制备了柱胞单元,对比分析了两种加工工艺下柱胞单元轴向压缩吸能性能的差异,基于胞体吸能机理,研究了预应变对柱胞吸能的影响。研究表明:轴向压缩前期,3D打印柱胞与深拉成形柱胞屈服规律相似,但3D打印柱胞压缩荷载要略低于深拉成形柱胞;随着压缩距离增大,3D打印柱胞峰值压缩荷载明显低于深拉成形柱胞,但两种加工工艺制备柱胞的最终变形模式相似。深拉成形工艺加工制备的柱胞虽然精度不如3D打印技术,但是其基体材料存在较大的预应变,增大了材料屈服应力,压缩深拉成形柱胞需要更多的荷载,并能够吸收更多的能量。与3D打印相比,深拉成形柱胞吸能性能更优越。     

光固化3D打印陶瓷型芯技术的研究进展

概述了几种光固化3D打印技术的原理,简要介绍了3D打印制备陶瓷型芯的工艺过程,阐述了国内外研究进展和已经取得的研究成果,并展望了3D打印陶芯型芯未来的发展方向.     

基于丝材的电弧增材制造工艺及其性能研究

3D打印是快速成形技术的一种,其在焊接领域具体应用即堆焊技术。丝材3D制造技术因其成形件组织致密,力学性能优良,相较于传统的3D打印技术具有更大的发展空间。文中从丝材的3D制造着手,重点研究了丝材3D制造过程中成形工艺、成形控制、成形制品性能等,最终证明了丝材的3D制造技术不仅能提高生产效率,其成形制品的性能也非常良好。     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术（LENS）,激光选区熔化技术（SLM）及电子束选区熔化技术（EBSM）3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

陶瓷材料的DIW工艺在陶瓷基金刚石工具中应用的关键技术问题

浆料的直写成形技术（DIW）是一种基于浆料挤出的3D打印技术，其具有能耗低、成本低、打印速度快、无结构设计限制等优点。在概述DIW技术应用于陶瓷基金刚石工具优势的基础上，对其应用过程中的原料选择、浆料制备、打印适性及脱脂、烧结工艺等关键步骤进行探讨，并指出在浆料制备环节中需要重点关注的粉体团聚问题。同时，分析一些DIW制造工艺的研究实例。最后，指出DIW工艺制造陶瓷基金刚石工具应解决的关键问题。     

3D打印金属基金刚石复合材料的试验研究

传统方法制造金属基金刚石复合材料工具时,存在胎体对金刚石包镶强度不够、金刚石有效出刃高度小和难以制造具有特殊复杂结构的金刚石工具等问题,而3D打印技术为金属基金刚石复合材料的设计与制造提供了新的发展契机。本研究从金属材料、激光选区熔化（selective laser melting,SLM）成型工艺参数和金刚石参数3方面进行优选,开展SLM成型金属基复合材料的可行性试验,并进一步开展金属基金刚石复合材料的SLM成型试验。结果表明:采用SLM成型技术可提高金属基金刚石复合材料的性能。但同时,新技术的应用也还存在一些不足之处,需要针对性的深入研究。      

3D打印用碳纤维增强复合材料挤料机设计与工艺分析

材料制备是3D打印的前提。碳纤维增强复合材料与普通3D打印所使用的热塑性材料在成型工艺、制备条件上有较大差异。针对3D打印用碳纤维增强复合材料的制备问题,研究材料挤料装置特性及工艺条件,通过流体分析和3D打印实验设计挤料装置并确定碳纤维增强复合材料的最佳成型工艺,达到3D打印成型性能增强的目的,为高效高精的碳纤维复合材料3D打印提供基础。     

直流电弧等离子体喷射在金刚石膜制备和产业化中的应用

综述了北京科技大学在直流电弧等离子体喷射CVD金刚石膜沉积系统研制和改进及大面积高质量(包括光学级)金刚石自支撑膜沉积的研究进展和产业化状况.用同样技术研发出了可用于复杂形状硬质合金工具金刚石膜涂层工具批量生产的强电流直流伸展电弧等离子体CVD金刚石膜涂层系统,讨论了利用该设备研发金刚石膜涂层硬质合金工具及其现场切削试验的结果.     

增材制造高熵合金复合材料综述（英文）

高熵合金复合材料是一种由高熵合金基体和第二相(如碳化物、硼化物、氮化物)组成的新型金属基复合材料。近年来，高熵合金复合材料的优异性能吸引了大量研究者的关注。然而，在传统铸造高熵合金复合材料中会发生严重的成分偏析，这极大制约了高熵合金复合材料的发展。目前，新兴的3D打印技术可以解决这一问题并制备出复杂形状的零件，因此，得到了研究者的关注并有大量相关文献报导。本文总结了截止目前3D打印高熵合金复合材料的研究进展。首先，对高熵合金及其复合材料做了介绍，并总结了目前高熵合金复合材料粉末的制备方法(气雾化法和机械合金化法)。其次，介绍了几种常用于成形高熵合金复合材料的3D打印方法(粉末床熔化法和直接金属沉积技术)，并对其相应的微观结构进行了分析。然后，对比了3D打印高熵合金复合材料、3D打印高熵合金及其铸件的力学性能，并对其硬度抗磨损、腐蚀和氧化性能进行了探讨。最后，对3D打印高熵合金复合材料的发展前景进行了展望。     

Assessment of 3D printed steels and composites intended for wear applications in abrasive,dry or slurry erosive conditions

The design of earth cutting and machining tools generally requires the application of several types of materials with different wear resistance: (1) base metal with low wear resistance, (2) extremely resistant cutting inserts made of ceramics (or even diamond), cemented carbides or cermets and (3) thick coatings with average wear resistance to protect base metal or thin (PVD or CVD) coatings to improve wear resistance of inserts. The production of such tools is complicated, tedious and not very efficient (tool life depends on the interface bonding, brazed inserts can be severely damaged after impact, base material wear, etc.). The novel approach is to exclude the steps of brazing or coating and to produce steels or composites with similar wear resistance as that of inserts or coatings using the promising approach of additive manufacturing (AM i.e. 3D printing). Moreover, benefits of AM like near net shape part building with complex internal features (internal cooling channels) are desired for cutting tools. The aim of the current research is to assess novel commercially available 3D printed steels and composites in several relevant tribological conditions where these materials could be applied. The comparison with conventional Hardox 400 wear resistant steel and AISI 316 stainless steel is provided. Results report significant improvement in the wear resistance of AM produced steels and composites against reference materials. The performance of 3D printed materials lie between WC- based bulk cemented carbides and hardfacings. The characteristic features of wear mechanisms are presented and discussion is supported by Scanning Electron Microscope images.     

等离子体技术在提高硬质合金工具上金刚石薄膜附着力方面的应用

金刚石薄膜具有优异的性能，作为切削工具表面的保护性涂层，可以大幅度提高工具的使用寿命以及加工精度。硬质合金是一种广泛使用的工具材料，在其表面沉积高附着力的金刚石薄膜时存在着困难。等离子体中离子、原子或分子具有高的反应活性，等离子体技术在金刚石薄膜的制备中有着广泛应用。利用等离子体技术可以极大的消除因金刚石薄膜与硬质合金基体之间存在热应力以及由硬质合金中的钴粘结剂在化学气相沉积金刚石薄膜过程中的促石墨化作用而产生的不利影响，提高金刚石薄膜与硬质合金基底之间附着力。本文综述了等离子体技术在提高硬质合金工具表面金刚石薄膜附着力方面的研究进展。     

单晶金刚石制备研究进展

相对于多晶金刚石,单晶金刚石具有质量好和纯度高等优点,并且不存在多晶金刚石中的不规则晶界,因此在半导体和机械等行业具有广泛的应用。本文简要介绍了单晶金刚石的制备方法和主要应用领域,并对国内外采用高温高压法和化学气相沉积法制备单晶金刚石的研究成果和最新研究进展进行了综合评述。与高温高压法相比,化学气相沉积法可以高速合成大面积、高质量的单晶金刚石,因此是人工合成单晶金刚石的研究热点。单晶金刚石主要用作切削刀具、光学材料、半导体及电子器件和首饰等。随着大单晶金刚石合成技术的进一步发展,金刚石的应用范围和市场将会更加宽广。     

3D打印相关技术的发展现状

3D打印是一种增材制造技术,经过近几年的发展,在模型建立和设计、打印设备、扫描与监测控制方面已经取得了丰硕的成果。对三维模型的数据获取、三维模型的设计和建立、打印设备和材料等方面进行总结。分析了光学扫描在获取模型数据、三维测量的原理及应用,并研究其在打印过程监测中的应用价值。对三维模型的几何计算、轻量化、静平衡等问题进行总结,说明其在3D打印中的重要作用。总结了目前使用较为广泛的6种3D打印设备,对其工作原理、材料、性能特点进行比较。对3D打印的发展方向进行了展望,提出模型建立和优化、打印过程监测、绿色加工等的发展趋势。