打印参数对电子束增材制造Ti-Ni合金性能的影响

利用SEM、XRD、DSC、TEM和等轴压缩等实验手段,研究和分析了打印参数焦距补偿(FO)和速度函数(SF)对电子束增材制造(EBM)制备的Ti-Ni合金显微组织、相组成、相变行为以及压缩性能的影响。结果表明:EBM打印参数FO和SF在一定范围内调节时均可制备出相对密度较高(97%以上)的Ti-Ni合金样品。由于EBM电子束的功率大,在预合金粉末快速受热熔化过程中,Ni元素的挥发效应大于富Ti相Ti2Ni析出效应对相变温度的影响,使得制备Ti-Ni块体的相变温度大于相应的预合金粉末,而打印参数FO和SF对制备样品的相变温度、相组成以及显微硬度的影响较小。EBM制备过程中在样品内部引入不同种类的缺陷类型,使得TiNi合金样品在相对密度接近的情况下压缩性能表现出极大的差异,其中贯穿型裂纹缺陷对压缩性能的影响最大,使Ti-Ni合金的强度和塑性大幅度降低。     

真空热处理对激光近净成形In625和C-276合金性能的影响EI北大核心CSCD

对激光近净成形两种镍基高温合金Inconel 625和Hastelloy C-276分别进行热处理实验,然后分析热处理工艺参数对合金室温拉伸性能的影响。结果分析表明:在800,900℃去应力热处理后,Inconel 625合金抗拉强度提升不明显,而在1000℃以上进行固溶处理后,合金抗拉强度得到提高。1100℃热处理后,Inconel 625合金的抗拉强度与沉积态相比得到明显提高。在800,900℃去应力热处理后,Hastelloy C-276合金强度也未明显提高,而在1000℃以上进行热处理,随着热处理温度提高,合金抗拉强度逐渐升高。1150℃进行热处理后,Hastelloy C-276合金的抗拉强度与沉积态相比得到明显提高。激光近净成形工艺制备的两种镍基高温合金室温拉伸断裂方式为韧性断裂。     

激光快速成形TA15残余应力影响因素的研究

采用小孔法对激光快速成形TA15钛合金样件进行残余应力影响因素的研究。结果表明:激光功率、扫描速度、送粉速度、扫描方式等工艺参数对残余应力均有显著影响。激光功率越大,残余应力越大;随着扫描速度的增大,残余应力则不断减小;随着送粉速度的增大,残余应力有增加的趋势;3种扫描方式中的交错扫描是残余应力最小的成形扫描方式。最后,对成形样件不同位置的残余应力进行了测定分析,得出成形件中间位置是残余应力峰值点的结论。     

TA15粉末激光成形基板应力影响因素的试验研究

为了研究TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)粉末激光成形基板残余应力的影响因素,成形出19个不同工艺参数的试件,采用压痕法分别对其进行残余应力的测量,总结出激光功率、送粉速度、激光扫描速度、成形层数、扫描转角等参数对基板残余应力的影响。研究表明,随着激光功率的增大,基板残余应力数值随之增大,当功率高于1700 W时,基板残余应力开始减小;基板残余应力在送粉速度为0.5~1 g/min和1.5~2 g/min 2个区间内,表现出随着送粉速度的增大残余应力减小的情况,而在1~1.5 g/min区间内表现出相反的情况;基板残余应力随着扫描速度的增大呈现出先增大后减小的趋势;基板残余应力随成形层数的增加而递减;对于不同扫描转角的测试件,扫描转角为60°的情况下,基板残余应力值最小,而30°扫描转角情况下,基板残余应力值最大。     

激光快速成形数值模拟可视化人机对话系统设计

深入研究生死单元技术以及MSC.MARC的命令流文件后,开发了用于钛合金激光快速成形三维有限元模拟的可视化前处理和结果提取系统。简化数值模拟建模过程,使不了解MSC.MARC操作的研究人员可以方便进行快速成形的仿真分析和结果提取。该系统主要有五部分组成:建立符合规定几何形状的有限元工件和基板,材料属性,光源设置,以及后处理。通过输入相应参数可以得到MSC.MARC的命令流文件,运行该文件便可进行快速成形过程的仿真。降低钛合金激光快速成形的模拟难度,使多组参数可以轻松进行对比模拟。采用两组参数利用该系统进行实例计算,并得到满意结果。     

3D打印零件的转折角度对成形温度和应力的影响

在复杂零件的3D打印过程中,转角附近容易形成加工缺陷,如宏观裂纹、毛刺、毛边、塌陷等。为减小转角处的缺陷,通过对有转角零件的3D打印过程进行模拟分析,得到不同零件的温度场和热应力场的分布规律,以及机床加速度、角度大小、转角处温度、温度梯度和转角处应力变化的关系。模拟结果表明转角处的热应力不仅和温度梯度有关,而且和转角两边所成的角度密切相关。试验验证了模拟过程温度的正确性及成形角度对成形质量的影响。     

拓扑优化在飞机舱门摇臂结构设计中的应用

针对采用经典的“缘条 腹板 筋条”板杆结构形式的某型飞机舱门摇臂结构在耳片连接区应力水平较低、存在较大减重设计空间的问题，对舱门摇臂结构进行拓扑优化设计，在满足等刚度设计约束条件下，以质量最小为优化目标，实现摇臂结构构型创新设计。优化结果表明：与原舱门摇臂结构相比，拓扑优化后的新型摇臂结构质量减小19.5%，减重效果显著。     

复杂薄壁零件激光快速成形过程的热力耦合场数值模拟

研究直接激光成形过程中叶片温度场与热应力场的关系,改善成形质量.以空心叶片为例,根据激光测量仪测得的散点图,用圆弧逼近得到叶片的近似轮廓.利用有限元软件MSC.Marc建立Ti-6Al-4V(TC4)圆弧逼近的空心叶片的有限元模型,并对激光直接成形过程进行数值模拟,得到叶片在成形过程以及冷却过程中的温度场和热应力场.随着成形的进行,由于热量的积累,成形叶片的温度不断升高,已成形部位的热应力随着成形过程的热循环不断变化,小曲率半径处的热应力大,且热循环对热应力变化影响较小;在直接激光成形结束后,整体温度开始下降,各处的热应力都逐渐升高.通过分析温度场和热应力场的分布情况,得到不同曲率半径对温度场和热应力场的影响规律.基于模拟结果,总结的规律和试验经验,提出改善成形质量的有效方法.并利用激光直接成形技术,加工出模拟分析模型的实物零件,验证模拟和结论的正确性.