激光能量密度对激光选区熔化Cu-Al-Ni-Ti合金相对密度、微观组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)成形制备了不同工艺参数下Cu-Al-Ni-Ti铜基形状记忆合金试样。用排水法测试了块体试样的相对密度,对试样进行了显微组织分析和热分析,测试了拉伸试样在不同温度下的力学性能和测试试样的形状记忆性能,研究了激光能量密度对相对密度、显微组织和常温力学性能的影响规律。结果表明:块体试样的相对密度随激光能量密度的增大先增大再减小,试样的相对密度最大值达99.9%;当激光能量密度适中时(107J/mm3),熔化道连续且无明显缺陷,激光能量密度过低或者过高,试样会产生熔化道不连续或者球化等缺陷;拉伸试样的常温拉伸性能随激光能量密度的增大先增大再减小,常温下试样最大抗拉强度和延伸率分别为541MPa和7.63%。在300℃下试样的抗拉强度提升至最大为611MPa,延伸率提升至10.78%。试样的马氏体相变开始温度Ms约为83℃,结束温度Mf约为40℃,形变回复率接近90%。     

激光选区熔化成形CuZnAl形状记忆合金工艺研究

利用激光选区熔化技术制备了铜基形状记忆合金块体,并初步探索了不同激光体能量密度对于合金致密度、相组成、微观组织形貌及力学性能的影响。发现随着激光体能量密度的增加,致密度先增加后减少。试样中β相的含量随着激光体能量密度的增加而减少,当激光体能量密度达到194.4 J/mm~3时,β相完全消失,只剩下单一的α相。显微组织观察显示,采用激光选区熔化技术制备的块体中存在的α相呈现规则的层片状,不同于铸造组织中形成的长条状α相。受到孔隙率的影响,拉伸强度随着激光体能量密度的增加而增加,最高拉伸强度可达328.3MPa;而由于相组成的改变,显微硬度随着激光体能量密度的增加而降低。     

Ti6Al4V合金整体叶盘热等静压近净成形研究

本研究结合模具工艺与热等静压方法,整体近净成形出了复杂叶盘零件,并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明,整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示:零件内部为均匀细小的α+β长条状组织,无明显孔隙和裂纹;组织致密,微观组织出现"分层"现象;同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa,性能优于同规模铸件,与锻件性能相当;分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂;该方法成形零件材料利用率高,工艺成本低,成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据。     

三维喷印用硫铝酸盐水泥复合粉末的制备与成型技术研究

为了制备复杂结构水泥基材料构件或艺术品,本文采用三维喷印工艺成型了硫铝酸盐水泥材料制品。首先,使用纳米SiO2作为表面改性剂,利用石英砂和滑石粉调节粉末铺展性能,通过聚乙烯醇提高粉体粘结性能;其次,研究了不同含量的纳米SiO2和石英砂对硫铝酸盐水泥材料力学性能和微观形貌的影响规律;最后,探究了不同后处理液对于三维喷印成型水泥样品的强化效果。结果表明,纳米SiO2含量为0.5 wt.%、石英砂含量为20 wt.%时打印样品的7d抗压强度最大,达到8.75MPa;混凝土固化剂处理液对于打印样品的强化效果最好,抗压强度可提升至15.11MPa。     

选择性激光烧结不锈钢零件冷等静压宏观变形与微观特征

采用修正的Cam-Clay模型,在ABAQUS软件中实现了对选择性激光烧结零件冷等静压过程的有限元模拟。通过冷等静压实验获得了材料的硬化曲线。并将实验结果与模拟结果进行比较,两者符合得较好,说明所用的模型适用于不锈钢粉末的冷等静压过程。通过正交实验对模型参数的敏感性进行分析,结果表明硬化规律是影响实验结果的最重要因素。通过模拟可以为产品的尺寸和形状设计提供有益的指导,并且可推广到更复杂零件的模拟。     

微小精密滴灌灌水器快速成形误差对流态特征的影响

采取多种成形角度制造出试验用滴灌灌水器光固化快速成形原型件，通过流量-压力试验得出不同成形角度下灌水器的流量变化规律，并与塑料灌水器产品的流量进行对比得出水力误差。以新型涡流灌水器为例，研究结果显示不同成形角度下灌水器的流量系数变化较大，而流态指数没有明显的改变，定量结果表明该种灌水器在40°的成形角度下制造误差最小。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

高抗冲PVC树脂的研制

将ACR乳液应用于VC悬浮聚合中合成了具有核一壳结构的新型PVC树脂，从而改善了PVC树脂的冲击性能及流动性能，探讨了该树脂的结构，并将其与共混改性PVC树脂进行了比较，结果表明：高抗冲PVC树脂中的ACR能与PVC分子形成纳米级混合，从而提高了树脂的韧性，改进了加工性能。     

热等静压包套变形与粉末致密化的研究

根据粉末塑性变形理论,采用MSC.M arc软件完成了316不锈钢粉末热等净压成形过程的有限元模拟.重点分析了热等静压成形过程中致密包套沿径向和轴向的形变过程及其内部松装粉末的致密化规律.为了验证模拟结果,完成了测试样件的实物实验.为了更精确的结果比较,在样件的不同位置上选取了测试点.对比分析模拟和试验对应点的研究结果表明,径向位移的模拟结果偏小,相关点误差达到-5.33%、-13.64%;而轴向位移的模拟结果偏大,相关点的误差达到了7.43%、3.14%和4.57%;两者变形体积的相互抵消致使致密度模拟误差约为4.23%~6.45%。研究结果还表明,对于简单的柱状形包套采用有限元模拟的方法,可以形象、准确描述包套的形变以及粉末的致密化过程,此方法可以为复杂结构包套的研究提供参考,从而实现热等静压过程的精确控形.     

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering,SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing,CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近"模压-烧结"的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。