同轴送粉喷嘴粉末汇聚特性三维数值模拟

在激光金属直接制造过程中,实际的粉末汇聚不是自由射流,而是受阻射流.为了获得受阻射流工艺参数对粉末汇聚特性的影响规律,提高激光直接制造精度,应用FLUENT软件中的离散相模型模拟了工艺参数对粉末汇聚浓度分布的影响.结果表明:在自由射流时,粉末汇聚浓度随着送粉量的增加而增大,随着载气速度的增大而明显降低,保护气速度的增大...     

间接选择性激光烧结与选择性激光熔化对比研究

采用选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）和选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）工艺，分别进行了铁基合金粉末的快速成形试验，对比分析了SLS与SLM成形机理、相应的工艺参数以及它们对测试件成形过程、金相组织与力学性能的影响。结果表明：由于成形机理不同，相对于SLS技术，采用SLM能够制造高致密度、组织均匀、力学性能良好的金属零件，但容易出现翘曲变形、裂纹与球化现象。通过制定合适的材料与工艺参数能够避免上述缺陷。     

基于增材制造技术的空心涡轮叶片精准成形控制

目的 基于光固化快速成形工艺,将一体化陶瓷铸型技术与数值模拟技术相结合,采用型腔反变形方法补偿金属液凝固收缩,实现高复杂空心涡轮叶片的型面精准成形控制。方法 通过数值模拟分析了叶片各方向(叶宽、叶长和叶厚)的凝固变形规律,并建立了各截面的位移场模型。通过仿真迭代补偿凝固收缩,修正了叶身外型面,完成了叶片CAD模型重构。基于光固化快速精铸技术,快速制作了一体化铸型,并完成了叶片浇注实验。结果 对补偿前后叶片叶身外型面偏差进行统计可知,叶身主要部位偏差明显降低,尾缘偏差由−0.335 mm降低至−0.136 mm,前缘偏差由−0.246 mm降低至−0.111 mm,验证了该技术在叶片型面精度控制方面的有效性。结论 实现了涡轮叶片型面精度的有效控制,为高精度空心涡轮叶片的快速制造提供了新的途径。     

面向单晶涡轮叶片的氧化硅基陶瓷型芯快速成形性能EI北大核心CSCD

将光固化成型和凝胶注模技术相结合成形涡轮叶片陶瓷型芯,克服了熔模铸造中陶瓷型芯制备周期长、成本高、响应慢等不足,对新型复杂结构单晶叶片的快速研制具有重要意义。研究氧化硅基陶瓷型芯的高温强度和收缩率演变规律,探究了纳米氧化锆和铝粉的添加量以及烧结时间对其影响。通过场发射扫描电镜对样件的微观形貌进行表征,采用三点抗弯法测试了样件的高温强度。结果表明:当纳米氧化锆质量分数为2.16%、铝粉质量分数为9.8%、烧结时间为3.9 h时,氧化硅基陶瓷型芯的高温强度达到14.3 MPa,满足单晶叶片定向凝固铸造需求。制备的陶瓷型芯表面无明显裂纹,结构完整,成型质量较好。     

定向多孔GH3536微观结构控制及其力学性能

以GH3536高温合金粉末为原料，通过添加稳定剂制得稳定的浆料，采用定向冷冻成型制备了定向多孔高温合金。结果表明：添加0.4~1wt.%的瓜尔豆胶或者1~3wt.%的羧甲基纤维素钠作为稳定剂可制备稳定的浆料；随着浆料固相含量从10vol.%增加到30vol.%，定向孔径从308μm减少到198μm，壁厚从 81μm增加到223μm，其轴向压缩强度从10.72MPa增加到75.02MPa，径向压缩强度从9.2MPa增加到78.49MPa；采用固相含量10~30vol.%的浆料制备的定向多孔高温合金是一种塑性材料，固相含量越高其吸能能力越好。     

凝胶注模空心叶片氧化铝基陶瓷铸型的中温强度

使用聚酰亚胺和磷酸铝作为黏结剂,基于三点抗弯强度测试、热重-差热分析、X射线衍射和扫描电镜分析,研究含黏结剂标准试样的抗弯强度、热失重行为、预烧后的物相变化以及显微结构。结果表明:500℃之前,聚酰亚胺通过熔融交联对氧化铝等陶瓷颗粒产生黏结作用,坯体300℃强度由3MPa提高到5MPa以上;升温至约500℃(升温速率为30℃/h),聚酰亚胺基本烧失,对氧化铝基陶瓷铸型增强作用消失。三种磷酸铝(正磷酸铝、偏磷酸铝、磷酸二氢铝)可分别将坯体500℃的"零强度"提高至0.2,0.2MPa和0.8MPa。通过浸渍磷酸二氢铝,成功制备无断芯和偏芯缺陷的空心涡轮叶片一体式陶瓷铸型。     

选择性激光烧结AISI316L不锈钢制品的致密度

为了提高选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)AISI316L不锈钢制品的致密度,在AISI316L不锈钢粉末中添加微量Si,依次进行SLS、脱脂、冷等静压、1250℃高温液相烧结和热等静压处理.通过致密度测试、扫描电镜观察和能谱分析等手段,探讨等静压压力对AISI316L制品致密度的影响,研究微量Si对制品致密度的作用机理.结果表明:在冷等静压过程中,AISI316L试样致密度随压力增加而提高,压力为100 MPa时,致密度增量最大;压力为500 MPa时,致密度达到80.3％;冷等静压致密化机理为烧结颈破碎、金属颗粒位移与塑性变形等综合作用.经过1 250℃液相烧结,由于微量Si的作用,试样致密度增至93％左右;最后,经过1 250℃/120 MPa热等静压,试样致密度增至约95.3％,满足工程应用要求.因此,采用等静压技术与微量Si的液相烧结可以提高SLS成形的AISI316L制品的致密度.     

液氩冷却对316L激光金属直接成形零件组织和显微硬度的影响

在激光金属直接成形过程中,为了使熔池在凝固时始终保持合理的温度梯度从而使成形件内部柱状晶组织自基板起从下到上延续生长,在成形316 L实体墙过程中采用液氩喷射冷却的方法降低成形件的温度;分析了液氩喷射冷却对实体墙金相组织和显微硬度的影响。结果显示,采用液氩喷射冷却能有效缓解激光金属直接成形过程中成形件内部的热积累现象,使柱状晶组织在实体墙内部从基板开始从下到上延续生长,一次枝晶间距最大处约为12μm,并且提高了实体墙零件的显微硬度值。     

RMI-PIP法快速制作高致密度碳化硅复杂结构零件

基于光固化成型技术和凝胶注模方法,制造出以酚醛树脂为碳源的有机物原型件。采用反应熔渗和先驱体浸渍(RMI)–裂解法(precursor impregnation and pyrolysis,PIP)制作出高致密度碳化硅陶瓷复杂结构零件。研究了PIP工艺参数对零件致密化及抗弯强度的影响。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和X射线衍射分析研究了先驱体浸渍剂组分、热解温度和保温时间对碳化硅形成过程及抗弯强度的影响。结果表明:浸渍剂组分和热解工艺对裂解产物的析晶行为有重要影响;采用纳米SiC颗粒的先驱体浸渍剂可显著提高SiC陶瓷的致密度和抗弯强度;采用RMI-PIP法成功制作出密度为3.03g/cm3、室温抗弯强度为214.4MPa的碳化硅空心涡轮叶片等样件。     

激光成型AISI316L复杂零件的性能

将等静压(IP)技术引入选区激光烧结(SLS)技术,以改善SLS成形零件的致密度与力学性能.采用PA12的TG曲线、拉伸实验与显微形貌等分析手段,探讨了PA12覆膜AISI316L零件的热脱脂机理与工艺.分析了SLS/IP过程高温烧结(HS)与热等静压(HIP)环节FeMn对AISI316L零件致密度与力学性能的影响规律等.结果表明:针对SLS成形AISI316L原型件,制定的脱脂工艺合理;在高温烧结与HIP环节.添加微量FeMn有利于其致密度与拉伸性能改善,经大于300 MPa冷等静压(CP)压制、1 320 ℃高温烧结与1 250℃/120 MPa HIP处理后,其致密度超过95%,弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率分别达到209.5 GPa、306 MPa、656.45 MPa与53.1%.因此,SLS/IP技术为制造高致密高性能金属零件提供了一种新方法.