基体表面粗糙度对激光沉积不锈钢形貌、组织及性能的影响

目的研究基体待沉积表面粗糙度的变化对激光沉积之后沉积层质量(宏观形貌、微观组织和力学性能)的影响,从而获得形貌、组织及性能优良的沉积层。方法采用316L不锈钢粉末,在不同表面粗糙度状态下P20钢基体表面分别进行单道单层、薄壁、多道搭接及块体沉积实验,获得测试分析所需沉积层,基于OM、SEM以及拉伸试验对沉积层组织性能进行分析。结果单道单层时,相对于铣削基体表面沉积层,喷砂基体表面沉积层的熔高、熔深增加幅度达到了100%,而熔宽增加较平缓;单道薄壁时,在前5层的沉积中,喷砂基体表面沉积高度增长达到2.5mm,铣削表面沉积高度仅为前者一半,喷砂基体上沉积层内部孔隙率仅为铣削基体的31%;多道搭接时,随着粗糙度的增大,沉积层截面纵向尺寸H的内部增长范围持续变大,而横向尺寸L范围保持稳定。喷砂基体表面沉积层的σ_b为540.93 MPa,而铣削基体上的σ_b为523.12 MPa。结论随着基体表面粗糙度的增加,沉积过程中陷光效应相应增强,单道单层沉积层的宏观形貌尺寸随之增大。对于薄壁沉积,基体粗糙度对薄壁高度的影响主要集中在前5层,粗糙度的增大使得沉积高度生长加快,内部孔隙率减小。多道搭接时,粗糙度越大,熔高熔深方向的尺寸变化越大,沉积层内部枝晶更加粗大,且不均匀。沉积层内部的抗拉强度随粗糙度的增大而提升。     

激光熔化沉积法制备2A50铝合金热处理工艺研究

基于激光熔化沉积技术进行了高强度锻造型2A50铝合金增材制造实验,为了提高增材构件的综合力学性能,开展了增材制造高强度铝合金的热处理工艺研究。结合X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪以及拉伸试验等检测手段,研究了不同热处理工艺参数对增材试样微观组织及力学性能的影响规律。结果表明：沉积态试样具有明显的柱状树枝晶结构,热处理后粗大柱状树枝晶发生断裂,晶粒开始球化并在晶界处形成均匀分布的块状第二相;在优化的热处理工艺条件下(540 ℃×1 h+150 ℃×16 h),结合溶质元素的固溶强化与第二相的析出强化作用,增材试样的屈服强度、抗拉强度、显微硬度的平均值分别由沉积态的90.7 HV、85 MPa、207 MPa提高至热处理后的137.2 HV、245 MPa、321 MPa。     

陶瓷增材制造的研究现状与发展趋势

陶瓷材料具有优异的热学性能和力学性能,在众多领域显示出重要的应用前景。其固有的高强度、高硬度等性能却给陶瓷零件的成型带来了很多困难。将增材制造技术引入到陶瓷成型中将能有效克服上述困难,并为陶瓷材料复杂成型工艺提供了全新的可能性。本论文从陶瓷增材制造原料状态角度,综述了几种常见陶瓷增材制造技术的研究现状与进展,系统比较了各项技术在陶瓷领域应用的优缺点,并对今后陶瓷增材制造技术的发展进行了展望。     

电磁振荡铸轧AA6022铝合金薄板热处理工艺研究

基于亚快速凝固原理的电磁振荡铸轧技术成功制备出汽车用AA6022铝合金薄板，为了提高终端产品的综合力学性能，对冷轧后的薄板开展了热处理工艺研究。结合金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM、EBSD）、宏观硬度以及拉伸试验等检测方法，研究了不同热处理工艺参数对亚快速凝固板材微观组织和力学性能的影响规律。结果表明：Al-Ti-B晶粒细化剂与电磁场的复合应用可以显著提高细小等轴状晶粒比例；固溶+预时效处理可以显著抑制自然时效硬化效应、增强合金板材的抗自然时效稳定性、提高合金板材的冲压成形性能和烤漆硬化增量；在优化的热处理工艺条件下(560 ℃ × 5 min + 150 ℃ ×5 min+室温停放30 d+175 ℃ × 30 min)，合金板材的屈服强度、抗拉强度、延伸率、宏观硬度以及r值，分别由1#式样的258.98 MPa、295.7 MPa、10.65%、47.6 HV、0.663提高至4#试样的295.71 MPa、322.01 MPa、16.09%、61.2 HV、0.753。     

模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性

为了揭示Cr系注塑模具钢表面采用异种材料沉积过程的组织演变机制,在两种模具钢表面沉积316L不锈钢,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等表征微观组织及硬度特征,并结合熔凝动态过程及Schaeffler相图分析界面及沉积层区组织转变机理。结果表明:由于基体元素组成及组成相分布的差异,导致在沉积层界面的组织转变呈现明显差异性。高Cr莱氏体钢组织过渡区厚度为200μm,过渡区组织形态和组成相明显区别于沉积层其他区域,碳化物在过渡区经历了先局部聚集性长大、之后枝晶间均匀分布等复杂变化;而P20钢沉积层的组织过渡区厚度小于20μm,组织以枝晶方式生长且与沉积层非过渡区连通,同时枝晶内发现了弥散分布的颗粒状碳化物。在熔池中C,Cr,Ni等元素的动态变化作用下,两种钢沉积层的非过渡区组成相也呈现明显差异,高Cr莱氏体钢和P20钢沉积层的基体相分别为奥氏体相与马氏体相,由此导致其硬度值变化范围分别为295~325HV_0.2和500~575HV_0.2。     

激光熔化沉积制备2A50锻造铝合金组织性能*

工艺参数的协同调控决定了沉积工件的组织与性能,在锻造铝合金零件激光增材修复工程应用方面具有重要研究价值。 采用 OM、SEM、XRD 等试验方法,研究能量密度对激光沉积成形 2A50 铝合金构件组织与性能的影响规律。结果表明：当能量密度低于 200 J / mm²时,成形效果较差且产生粉末球化、未熔合等凝固缺陷;随着能量密度的提高,沉积试样底部和顶部一次枝晶间距均明显缩短、平均硬度由 85.7 HV 提高至 92.1 HV;过高的能量密度输入会导致熔池内部分低熔点合金元素蒸发形成气孔缺陷、同时削弱了合金元素的固溶强化效果。在优化的能量密度(333 J / mm² )条件下,激光沉积成形 2A50 锻造铝合金构件获得了较优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为 85 MPa、207 MPa 和 14%。为航空重大装备关键零部件的激光增材修复探索出一条行之有效的技术途径。     

工艺参数对等离子弧沉积316L不锈钢形貌及组织的影响

以316L不锈钢粉末为原料,采用等离子弧沉积技术在高沉积速率下获得了致密无缺陷的单道试样。首先研究了沉积电流、扫描速度、送粉速度与沉积层高度、沉积层宽度、沉积角之间的关系,然后对沉积试样的微观组织和组成成分进行了检测与分析。结果表明:沉积角随着送粉速度的增大而增大,随着沉积电流的增大而减小;沉积角主要是锐角,有利于试样的沉积;沉积电流对沉积层宽度的影响最大,扫描速度对沉积层高度的影响最大,稀释率随着扫描速度的增大而减小,随着沉积电流的增大而增大,随送粉速度增大而减小;沉积试样成分均匀,凝固组织为奥氏体和铁素体。     

碳纤维增强复合材料电火花加工温度场仿真及材料蚀除机理研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高比强度、高比刚度和高硬度等优异特性,但由于该材料的特殊性质,采用传统的切削加工会出现分层、开裂、毛刺等加工缺陷。电火花加工技术适合加工难加工材料,具有加工CFRP的可行性。通过对CFRP进行单脉冲放电温度场仿真研究,分析其放电蚀除机理。结果表明:放电凹坑形貌与加工方向有关,当加工方向与碳纤维平行时,放电凹坑呈圆形且深度较深;当加工方向与碳纤维垂直时,放电凹坑呈椭圆形且深度较浅;此外,放电蚀除过程中受热区域的树脂材料蚀除较多,而碳纤维则会残留并裸露在放电凹坑表面。     

TA15钛合金激光熔化沉积制件超声相控阵检测

为了确保激光增材制件的质量安全,对其进行可靠的无损检测与评价尤为重要。 针对 TA15 钛合金激光熔化沉积制件,使用常规超声以及超声相控阵检测技术对其内部缺陷进行检测,重点研究了激光增材制件内部缺陷的超声检测特性以及超声相控阵检测技术在增材制件上的应用优势。 使用激光熔化沉积技术制备了含有熔合不良缺陷的试验样件,从 XYZ 3 个方向分别对样件进行了全面检测。 结果表明,激光增材制件内部的缺陷具有明显的方向性,因此, 为了确保激光增材制件检测结果可靠,应从 XYZ 3 个方向分别进行全面检测。 相比与常规超声检测,超声相控阵检测技术大大提高了检测效率,能够直接成像缺陷的轮廓边界,降低了技术依赖性及人工疲劳性,针对大型增材制件的检测需求具有广阔的应用前景。     

WC颗粒含量对TC4激光沉积耐磨特性的影响机制研究

针对TC4钛合金耐磨性能差的缺点，采用激光熔化沉积技术(LMD)进行同步送粉法熔覆复合粉末(3～5μm WC与53～150μm TC4)制备出2 mm厚的耐磨强化熔覆涂层。使用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察并分析熔覆层的显微组织及其组成成分，在室温干摩擦往复滑动条件下测试熔覆层的磨损性能并分析其磨损机理。结果表明：熔覆涂层与基体结合性良好，无明显裂纹、气孔等缺陷。随着WC颗粒质量分数增加，(Ti,W)C_1-x逐渐增加并分布在α/β相界和晶界处，熔覆层平均硬度比基体提高约34%，硬度最高可达基体的1.49倍。熔覆层磨损体积和磨损系数变化规律一致，呈现为先降低后升高再降低。磨损表现形式为磨料磨损，磨损系数均与基材相近。磨损率随WC颗粒质量分数增加而降低，WC含量10%时熔覆层耐磨性能最好，较基材提升25%。