3D打印材料

文章通过对比几种常用的3D打印技术类型及打印材料,简述了3D打印材料的发展概况,重点介绍了金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料的研究应用,指出了目前3D打印技术及打印材料存在的问题,未来需要投入更多的科研力量促进推广3D打印的产业化,同时也要推进3D打印材料发展,完善3D打印粉体材料的技术标准体系,为3D打印的工业化提供指导。     

金属增材制造用钛粉制备研究

金属增材制造技术正朝着产业化的方向发展,钛粉是金属增材制造领域的主流原料之一。本文概述了钛及钛合金的熔炼技术,重点介绍了感应熔炼,并对目前主流的钛粉制备技术进行了对比和分析,包括基本原理、优缺点和影响粉末特性的因素等。此外,还介绍了数值模拟在钛粉制备上的应用,并对钛粉制备工艺在金属增材制造领域的发展做出了展望。     

退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中,且弥散二次Si粒子也逐渐溶解消失。激光选区熔化成形AlSi10Mg合金经退火后,其延伸率大幅提高,拉伸断口表现出韧性断裂特征。在270～280℃下退火2h,延伸率分别达到15.7%(X/Y向)和12.7%(Z向)以上,且强度保持在一个较高的水平(300MPa),实现了强度/塑性的良好匹配。通过拉伸试样断口分析,认为导致裂纹源萌生的主要原因是未熔粉体、气孔及氧化物等缺陷。     

能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律，并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法，统计了试样内部缺陷的类型和尺寸，分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因，得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明，合适的激光能量输入是获得高致密度的关键，当激光能量密度处于47.62~50.00 J/mm³区间时，试样致密度最高，此时试样中夹杂缺陷消失，孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样，其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上，优于铸造AlSi10Mg合金。     

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。     

3D打印技术研究概况

3D打印技术由于加工速度快、材料利用率高、成型件形状不受限制等优点被誉为"第三次工业革命"的核心技术、制造业的主导方向,近年来成为加工制造业的研究热点。文章重点介绍了光固化成形技术、熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、选择性激光熔化技术、电子束熔化技术、分层实体制造技术等3D打印技术的研究现状,分析对比了不同技术的优缺点,展望了3D打印技术发展前景。     

退火温度对激光选区熔化成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用激光选区熔化技术(SLM)制备TC4钛合金,借助光学显微镜、扫描电镜和万能材料试验机等测试手段,研究了退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形TC4样品横截面组织主要由六边形网格分布的等轴晶组成,纵截面主要由外延生长的柱状晶组成,晶粒内部包含大量针状马氏体α'相;随着退火温度的升高,组织内针状马氏体α'相发生分解,α相、β相开始聚集长大,退火温度800℃以上时,组织由魏氏体组织向网篮组织转变;随着退火温度的升高,合金的力学性能宏观呈现强度下降,伸长率上升的规律。综合比较几种退火制度发现,800℃×2 h/FC处理后的TC4合金获得相对最佳的综合力学性能。     

3D打印用钛合金粉末制备技术分析

钛合金是3D打印中使用最广泛的金属材料,具有密度小、比强度高、耐热性好、耐蚀性优异、生物相容性好等优点.不同于传统制造技术,3D打印技术对粉末材料有着极高的要求,粉末的质量会直接影响3D打印零件的性能.本文从粉末性能入手,阐述了杂质含量、流动性、松装密度等因素对3D打印过程的影响;然后综述了氢化脱氢法、气体雾化法、离心雾化法、等离子雾化法等钛合金粉末制备技术的原理和优缺点;最后结合国内外研究现状,对改善钛合金粉末的方法进行探讨.     

热处理对选区激光熔化成形Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响

通过激光选区熔化成形工艺制备Ti-22Al-25Nb合金，在此基础上研究不同热处理制度对微观组织组成、形貌及其力学性能的影响规律。结果表明，打印成形态的Ti-22Al-25Nb合金组织具有明显的横纵向差异，呈现沿Z轴向外延生长的柱状晶特征，微观组织组成主要为B2相，晶界和晶内均无明显α₂和O相析出。当热处理温度升高至1 080℃后会发生柱状晶向等轴晶转变，由于晶界对协调塑性变形和抵抗裂纹扩展能力较差，导致其强度较低、塑性较差；在O+α₂+B2三相区960℃热处理，可保持柱状晶的形貌特征，晶内二次析出O相板条的尺寸主要与时效温度有关，O相析出尺寸随时效温度降低而减小，弥散析出的多尺度O相起主要强化作用，连续的B2相基体有利于塑性变形，晶界不连续析出相有利于协调塑性变形和抵抗裂纹沿晶扩展，HT2和HT3制度的强度和伸长率更高，断口也呈现明显的韧性断裂特征，最终优选960℃/2 h+820℃/6 h的热处理制度组合，室温拉伸性能可达到Ti₂AlNb锻件的力学性能水平。