难熔金属增材制造研究进展

难熔金属具有熔点高、高温性能良好的特点,是发动机、燃气轮机、火箭、导弹等高温服役工况条件下不可或缺的材料,在军事装备领域和国民经济生活中都发挥着十分重要的作用。然而也正是因为高的熔点和导热系数,导致其加工制备十分困难。增材制造技术是近年来发展起来的一项先进制造技术,具有很多独特的优点,为难熔金属的加工提供了一种可选途径。本文概述了钨及钨合金、多孔钽、铌合金、钼合金、难熔高熵合金等难熔金属增材制造方面的研究现状及最新进展,以期为相关领域的研究提供参考。     

增材制造难熔高熵合金综述

寻求可打印金属材料的研究至关重要。近年来,多种可打印性良好的材料已被发掘出来,如Ti-6Al-4V、FeMnCoCrNi、不锈钢及一些难熔高熵合金。尽管已经获得了诸多可喜结果,增材制造难熔高熵合金依然发展缓慢。由于难熔高熵合金的优越高温性能,复杂成形的需求也日渐高涨。本文主要介绍了增材制造难熔高熵合金的一些研究进展,综述了有关难熔高熵合金激光增材制造、电子束增材制造和丝材增材制造技术,并为后续研究工作提供参考。此外,本文也系统地讨论了有关增材制造难熔高熵合金面临的机遇和挑战。     

国内外电子束熔丝沉积增材制造技术发展现状

随着增材制造技术的不断发展,各种增材制造技术,如电弧增材制造、激光增材制造和电子束增材制造等,在其相应的领域内展开了广泛的研究.文中总结了电子束熔丝沉积增材制造技术的特点.重点介绍了国内外对电子束熔丝沉积技术开展的研究工作,简要介绍了国内外学者在电子束熔丝沉积技术设备和工艺方面取得的最新研究成果.分析了电子束熔丝沉积技术目前亟需展开的研究工作,并展望了该技术应向活泼难熔金属、复合材料、梯度材料制备与大型复杂构件的增材制造等方向发展.     

增材制造钽及多孔钽的研究进展

金属钽是一种具有优异耐腐蚀性、生物相容性和介电性能的难熔金属材料,因而被广泛应用于高温技术、电子技术、耐腐工程、原子能以及医疗等行业。增材制造技术能够实现复杂钽金属零件的一体化成形,并且材料利用率高、可实现个性化定制。本文介绍了增材制造用球形金属钽粉的研究现状,评述了钽金属粉末及增材制造成形后的组织和性能研究及应用进展,分析了钽金属增材制造技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展进行了展望。     

西北有色金属研究院的主要研究领域(之二)——难熔金属

难熔金属是本院的一个重要科研、生产领域,有100多名研究人员和技术工人,其中高级工程师、工程师30余名,还拥有较齐全的加工生产手段。二十年来,系统地进行了钨、钼、钽、铌等难熔金属及其合金的制备和熔炼、锻造、轧     

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。     

难熔金属选区激光熔化技术研究进展

近年来,随着难熔金属的研究与深入,传统工艺难以满足在制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的弹性和可加工性。本文对难熔金属材料的选区激光熔化技术进行了总结。按照材料分类,对钨合金、多孔钽、钼合金以及难熔高熵合金进行评述。因为选区激光熔化难熔金属对低熔点元素、加工参数等敏感,故总结了这些因素对工艺控制和最终零件质量的影响。最后,归纳了当前研究的优势和不足,并对今后的发展趋势进行了展望。     

铝合金激光增材制造材料体系研究现状

首先概述了3种激光增材制造的成形技术原理,对其成形件的主要性能进行了比较。其次重点论述了近年来铝硅系、铝铜系和铝锌系铝合金以及颗粒增强铝基复合材料4种铝合金粉末材料体系的研究发展情况。在此基础上,探讨了铝基粉末在激光增材制造应用中存在的一些难点,包括粉末流动性差、反射率和导热率高、极易氧化以及成形件产生微裂纹,介绍了解决或改善这些问题的方法和作用机制。最后归纳总结了现有铝合金在激光增材制造中仍需解决的问题,对今后的研究工作进行了展望,提出未来可以进行更多元素体系的陶瓷增强颗粒研究,并开发增强颗粒/铝基粉末智能匹配系统的展望,即能够科学选择出与激光增材制造所用铝基粉末高度匹配的增强颗粒,以及研发铝合金激光复合增材技术,以期为铝合金激光增材制造材料体系的发展研究提供有价值的参考。     

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。     

航空零部件的金属增材制造光整加工技术研究进展

增材制造具有无需模具直接制造、材料利用率高,且对于结构复杂程度不受限制等优点,广泛应用于复杂化、轻量化的航空金属零部件一体化制造。但由于增材制造成形的零部件存在较高的表面粗糙度、复杂的残余应力分布以及难以消除的孔隙缺陷,严重制约了其在工业上的大规模应用。针对高使役性能航空零部件存在的表面完整性问题,概述了金属增材制造的原理及特点,总结了金属增材制造技术在航空领域的国内外应用现状,分析了金属增材制造零部件在批量生产与实际应用过程中所面临的困难与挑战。从加工机理、加工效果、应用范围等角度,重点阐述了化学、电化学、磨粒流、滚磨、激光等光整加工技术在航空金属增材制造领域的加工适应性,并对比分析了不同光整加工技术的优缺点,探讨了多种组合技术的多能场耦合协同效应,研究内容涵盖钛合金、不锈钢、铝合金、铜合金等材料,涉及管类、格栅、点阵、薄壁、曲面、复杂型腔等零部件结构特征。最后,针对航空金属增材制造光整加工领域的未来研究方向及关键技术作出思考与展望。     

NiTi形状记忆合金激光增材制造研究进展

NiTi形状记忆合金卓越的功能特性,生物相容性,高阻尼及低刚度,耐腐蚀等性能,深受广泛关注。NiTi形状记忆合金制备、加工困难,成为阻碍NiTi形状记忆合金应用的关键。近20年发展起来的增材制造技术,能直接成形制造复杂的NiTi形状记忆合金结构,在航空航天、医疗设备等领域具有巨大应用价值和发展前景。本文结合国内外NiTi形状记忆合金激光增材制造研究中面临的主要问题和解决方法作综合评述。具体包括NiTi形状记忆合金传统制造和激光增材制造对比;激光能量输入和热处理工艺对激光增材制造NiTi形状记忆合金微观组织、机械力学性能和功能特性的影响;及展望未来激光增材制造NiTi形状记忆合金研究方向。     

增材制造W-Ni-Fe系高比重合金的研究进展

金属增材制造技术是从20世纪90年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。高比重W-Ni-Fe合金由于具有高密度、高强度和高塑性等特性,广泛应用于国防工业和国民经济领域。近年来,W-Ni-Fe高比重钨合金的增材制造受到了广泛关注。本文综述了国内外研究机构采用选区激光熔化(SLM)技术、激光熔化沉积(LMD)技术、选区电子束熔化(EBSM)技术和粘接剂喷射打印(BJP)技术4种增材制造技术制备W-Ni-Fe合金的研究进展,从成形工艺、成形件微观组织和力学性能等方面进行了分析,并对未来研究趋势做了预测。     

Effect of processing parameters on the densification,microstructure and crystallographic texture during the laser powder bed fusion of pure tungsten

Laser Powder Bed Fusion is a leading additive manufacturing technology, which has been used successfully with a range of lower melting point materials (titanium alloys, nickel alloys, steels). This work looks to extend its use to refractory metals, such as those considered in this paper where the behaviour of pure tungsten powder is investigated. A strategy for fabricating high density parts was developed by creating a process map in which the effect of laser energy density was studied. The process quality was assessed using different techniques including light optical microscopy, XCT, SEM and EBSD. The results showed that the laser energy density was adequate to process tungsten to produce functional parts. The bulk density and optically determined densities, under different process conditions, ranged from 94 to 98%, but there was evidence of micro cracks and defects in specimens due to micro- and macro-scale residual stress. Analysis of the microstructure and local crystallographic texture showed that the melt pool formed under the laser beam favoured solidification in a preferred orientation by an epitaxial growth mechanism. The EBSD local texture analysis of the tungsten specimens showed a <111>//Z preferential fibre texture, parallel to the build direction.     

航天航空用难熔金属材料的研究进展

综述了航天航空用难熔金属钨、钼、钽、铌、铼和其合金及其涂层在高温结构研究方面的现状和应用情况,对航天用难熔金属合金的种类、力学性能、涂层的性能、制备方法作了介绍。难熔金属主要用于火箭发动机和航天器结构件,其中钨、钼及其合金单晶应用于空间动力系统。难熔金属及其合金的使用温度高低顺序与材料熔点的顺序相同。     

球形钨粉的制备及应用

球形钨粉以其良好的流动性、高的松装密度和振实密度广泛应用于喷涂、增材制造等材料制备领域。本文以不规则形状钨粉颗粒为原料,采用射频等离子球化技术制备球形钨粉,并对球形钨粉进行铺粉及成形实验效果评价。在射频等离子球化过程中,研究球化工艺参数（送粉速率、送粉位置）和原料粉末形态对球化结果的影响。在铺粉实验方面,研究粉末特征和铺粉层厚对铺粉效果的影响。采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和BT-100粉体综合特性测试仪对球化处理前后粉末的形貌、粒度、流动性、松装密度和振实密度进行测试和分析。结果表明：经过球化处理后,钨粉颗粒呈规则球形,表面光滑,球化率可达100%,流动性、松装密度和振实密度得到明显提高。球化率高的粉末流动性好,铺粉效果好;随着层厚的增加,铺粉效果逐渐得到改善;采用合适粒径的球形钨粉打印的钨薄壁件表面相对光洁,尺寸精度高。