3D打印用金属粉末的制备技术及其研究进展

2015年以来,中国正式将3D打印纳入国家工业转型升级的重点方向。3D打印用金属粉末是3D打印技术的价值所在,越来越多的研究者致力于研究高质量低成本的3D打印用金属粉末制备技术。气雾化法制粉技术具有生产效率高、成本低、制备的粉末球形度较好等优点,可较好地满足3D打印用金属粉末的特殊要求。阐述了国内外金属合金粉末的制备技术的发展历程及发展现状,重点讨论了气雾化制粉技术,并指出了3D打印用金属粉末面临的问题及发展趋势。     

激光选区熔化成形铝合金及其复合材料的研究现状与展望北大核心

铝合金及铝基复合材料具有比强度高的优点,完美地契合了工业领域对零件轻量化的要求。随着现代工业的发展,各领域对具有复杂结构零件的需求越来越多,而传统加工方法难以制备成形。激光选区熔化技术不仅可实现金属零件的一体化近净成形,且不受零件复杂形状结构的限制,在航空航天与先进交通等工业领域有着广泛的应用前景。本文总结了近几年国内外激光选区熔化成形铝合金及铝基复合材料的研究,重点介绍了激光选区熔化成形的几种典型铝合金体系及铝基复合材料的微观组织、力学性能及强化机理。最后,简要概述了目前存在的问题以及未来的发展趋势。     

选区激光熔化工艺对NiTi形状记忆合金相变及拉伸性能影响

采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金,研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明:激光能量密度在45～85 J?mm?3时,试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大,试样中NiTi（B2）相含量有所减少,相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti₂Ni相,随激光能量密度增大,析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J?mm?3的试样具有最优综合性能,样品的抗拉强度为(783±3) MPa,断后伸长率为(13.9±0.2)%,室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%,可回复应变为2.75%。     

倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

机械零件的粉末冶金成形方法

此文主要介绍了几种较实用和新发展的机械零件的粉末冶金成形方法,包括Ｏｌｉｖｅｔｔｉ法,螺旋形状零件成形法,粉末注射成形,组合烧结成形,粉末锻造和旋转锻造。     

PS—PM法制备颗粒增强锌基复合材料初探

本文初步研究了快速凝固技术和粉末冶金工艺结合起来的方法制备颗粒增强锌基复合材料（ZMC）。通过气雾化法制备高铝锌基合金粉末,采用SiC颗粒和石墨颗粒作增强体和添加剂,用压制烧结的方法制备ZMC。试验结果表明,实验制备的ZMC具有优良的耐磨减摩性能。但材料的压溃强度有待提高。     

热等静压TiC_p/30CrNi4Mo钢基复合材料的组织与性能

采用球磨与热等静压相结合的方法制备TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料,研究材料的显微组织、密度、硬度、常温和高温拉伸性能以及摩擦磨损性能。结果表明,TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料的组织均匀细小,基体组织主要为细片状珠光体、铁素体和少量残余奥氏体,Ti C颗粒弥散分布在基体上,与基体结合牢固;复合材料的相对密度高达99.7%,硬度为49 HRC,抗拉强度高达1 266 MPa,伸长率为4.0%;复合材料具有较好的高温力学性能,400℃时复合材料抗拉强度仍高达1 135 MPa;在200 N载荷条件下,复合材料的耐磨损性能较原30Cr Ni4Mo材料提高约4倍,磨损形式主要表现为轻微的磨粒磨损;复合材料经950℃水淬和520℃回火后,抗拉强度高达1 325 MPa,伸长率为4.6%。     

铋在球铁结晶过程中的作用

本文研究了铋在球铁结晶过程中异质形核和界面吸附作用。通过电镜实验表明,铋促进了石墨异质核心的形成,增大石墨异质核心的尺寸,同时又起了界面吸附作用而明显提高孕育效果。     

温粉高速压制装置及其成形试验研究

为发展粉末冶金零件高致密化成形技术,提出1种高速压制和温粉压相结合的温粉高速压制(WHVC)成形技术.自行设计并制造了1套利用重力势能驱动的温粉高速压制成形装置,并对温粉高速压制成形实验进行探讨.结果显示:运用该装置对316L不锈钢粉、铁粉、铜粉和铝粉进行温粉高速压制成形实验,生坯密度分别可达到7.47、7.63、8....     

Fe-Cu-Mn-C合金的性能与烧结行为

以FeMn合金粉末的形式在铁基合金粉末中添加Mn元素,退火后得到Fe-Cu-Mn部分预合金粉末,采用模壁润滑温压工艺制备Fe-Cu-Mn-C合金,通过对合金密度与硬度的测定以及形貌观察,研究Fe-Cu-Mn-C粉末的压制与烧结行为,以及Mn含量对合金密度和力学性能的影响。结果表明,通过退火处理实现部分预合金扩散而得到的Fe-Cu-Mn粉末具有很好的压制性能,Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C压坯密度达到7.37 g/cm3,烧结密度为7.33 g/cm3;添加适量Mn能有效提升铁基合金的力学性能,其中Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C合金的性能最佳,抗拉强度达到715 MPa;随Mn含量增加,合金的孔隙增多、密度下降,导致强度和硬度下降。合金的局部氧化对性能产生一定的负面影响。Mn含量对合金组织影响不大,Fe-2Cu-Mn-0.9C合金呈现混合显微组织,由铁素体、珠光体和少量贝氏体构成。Mn的蒸发与凝聚是Fe-Cu-Mn-C的烧结机制。