选区激光熔化成形镍基718合金的工艺及性能

为研究选区激光熔化技术(SLM)的激光工艺参数对Inconel718相对致密度、维氏硬度、显微组织方面的影响,实验采用FORWEDO LM120型激光熔化设备对四项激光工艺参数,扫描速度、激光功率、激光能量密度和扫描策略进行实验研究从而提升工件性能。结果表明:扫描速度、激光功率是影响成形性的主要因素,并获得优化工艺范围:激光功率(285～345 W);扫描速度(950～1 150 mm/s),可获得较少孔隙、裂纹缺陷且相对致密度达98.94%的成形件,拉伸强度和屈服强度均接近于锻造+退火工艺性能。散热特点导致试样组织形貌的差异性,在层积方向上得到定向凝固的柱状晶组织;试样的维氏硬度随着组织细化和致密化而提高。     

SiC_p/AlSi10Mg激光选区熔化成形组织及性能研究

为研究激光选区熔化(SLM)成形工艺参数(激光功率和扫描速度)对SiC_p/AlSi10Mg致密度和机械性能的影响规律,通过对SiC_p/AlSi10Mg复合材料进行SLM成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察SiC_p/AlSi10Mg复合材料显微组织及形貌,采用阿基米德排水法测试其致密度,同时对成形件的显微硬度进行分析。研究结果表明:所制备试样中SiC增强颗粒分布较为均匀,并与基体结合紧密。获得的SiC_p/AlSi10Mg成形件最高致密度可达到96.54%,其SLM的表面硬度远高于铸件标准;激光功率作为影响材料微观组织及力学性能的因素之一,决定了能量密度(η)的大小,当η达到48J·mm~(-3)时,成形试样的显微硬度平均值为240.06HV。研究为SLM成形SiC_p/AlSi10Mg复合材料在航天和空间领域的应用提供了理论基础和实验依据。     

SLM工艺参数对316L不锈钢试件拉伸性能的影响

采用选择性激光熔化成型技术对316L不锈钢粉末进行工艺参数优化实验,以期获得拉伸性能优良的316L成型件。利用单因素实验法和正交试验探究激光功率、扫描速度和扫描间距等工艺参数对316L不锈钢成型试件拉伸性能(抗拉强度和延伸率)的影响,确定最优工艺参数水平组合。研究结果表明:激光功率对316L不锈钢成型件抗拉强度和延伸率均有显著影响,扫描速度和扫描间距的影响次之;在实验条件下,成型件拉伸性能最优工艺参数水平组合为:激光功率220 W、扫描速度960 mm/s、扫描间距0.14 mm。     

选区激光熔化成形AlMgSiScZr合金的致密度、组织及拉伸性能

选区激光熔化制备铝合金零件具有密度小,耐蚀性好和力学性能高等优势,现已在航空航天、轨道交通和石油化工领域引起广泛关注.本文对Al-14.1Mg-0.47Si-0.31Sc-0.17Zr合金进行了选区激光熔化打印,并研究了不同工艺参数对单道试样的成形特性,以及块体试样致密度、微观组织及拉伸性能的影响规律.扫描间距对单道试...     

激光选区熔化关键工艺参数对热物理过程的影响

激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)采用激光束将金属粉末等分层熔融成形,在制造业中具有重要价值。然而成形过程中的热物理现象及各工艺参数对热物理过程的影响有待进一步研究。在综合考虑SLM成形过程中材料相变、粉体-实体不可逆转变等过程的基础上,建立了SLM成形316L不锈钢的多道扫描温度场数值模拟模型。研究了激光功率、扫描速率和激光束有效直径对SLM温度场、熔融时间、冷却速率和熔池尺寸等的影响,并通过实验验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明：熔融时间易受激光功率和扫描速率的影响,而最大冷却速率更易受激光束有效直径的影响。激光功率较低或扫描速率较大时,熔池尺寸较小,易形成孔穴类缺陷;激光束有效直径对熔池尺寸影响较小。随着激光功率增加,熔池稳定性先无确定变化趋势后增加;随着扫描速率增加,熔池稳定性不断降低;激光束有效直径对熔池稳定性的影响不确定。实验结果与数值模拟结果基本一致,研究结果可为SLM工艺参数调整与优化提供参考。     

激光选区熔化成形Inconel718合金激光重熔工艺研究

采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制备Inconel718合金,研究激光重熔工艺参数(重熔激光功率、重熔扫描速度)对其表面粗糙度、微观组织及力学性能的影响.结果表明:适当提升重熔激光功率可有效改善试样的表面质量、致密度和显微硬度,但过高的重熔激光功率导致孔洞、裂纹增加,晶粒粗化,...     

选区激光熔化工艺参数对SiC_p/AlSi10Mg复合材料致密度和硬度的影响

为提高选区激光熔化(SLM)成型SiC_p/AlSi10Mg复合材料的致密度,采用Box-Behnken曲面响应法系统研究了激光功率P、扫描速率V、扫描间距S三个工艺参数与成型件致密度的关系,获得了SLM工艺参数和致密度的关系模型和最佳工艺参数。研究结果表明:扫描速率V、激光功率P、扫描间距S对SLM成型SiC_p/AlSi10Mg复合材料致密度的影响程度依次降低。当激光功率为250 W,扫描速度为1 200 mm·s~(-1),扫描间距为0.1 mm时,该复合材料的最高致密度可达97.72%,显微硬度为240.8 HV。响应面致密度模型优化下的工艺参数预测致密度最高为97.88%,与本实验结果具有较高吻合性。     

选择性激光熔化AlSi10Mg合金组织形貌及其拉伸性能

在不同激光功率、扫描速度等工艺参数条件下,使用选择性激光熔化设备(SLM100)3D打印成型Al Si10Mg合金拉伸试样,采用Olympus BX5光学显微镜与JEOL JSM-6490LV型扫描电子显微镜观察成型试样的显微组织形貌,研究激光功率、扫描速度对试样拉伸性能的影响。结果显示:成型试样的显微组织呈鱼鳞状或长条状,相互搭接且组织尺寸较小;在激光功率为190 W时,试样抗拉强度随扫描速度降低而增大,当扫描速度为800 mm/s时抗拉强度最高可达371 MPa,固定此扫描速度,抗拉强度随着功率增大而增大;试样的断裂方式为准解理断裂;保持激光能量密度不变,采用高功率、高扫描速度(320 W,1 600 mm/s)成型的试样抗拉强度更大,达到451 MPa。     

选区激光熔化与定向能量沉积NiTi形状记忆合金组织与性能的对比研究

利用激光增材制造技术成形了Ni50.8Ti49.2形状记忆合金,对比分析选区激光熔化(SLM)成形试样与激光定向能量沉积(DED)成形试样的物相分布、微观结构、力学性能与变形机理.结果表明SLM试样具有100 MPa的屈服强度和8％的伸长率,而DED试样的屈服强度高达700 MPa但仅有2％的伸长率.SLM试样的变形行...     

选区激光熔化制备Mo颗粒增强316L不锈钢成形工艺及组织性能研究

基于选区激光熔化(SLM)工艺,以高熔点、低激光吸收率的金属Mo颗粒为增强体成功制备出金属-金属基颗粒增强不锈钢材料。当激光功率为230 W、扫描速度为730 mm/s时,此时成形的Mo/316L不锈钢复合材料致密度最高,并可观察到大量球形Mo颗粒均匀分布于金属基体中。熔池中悬浮Mo颗粒的存在一方面加大了熔体冷却速度、过冷度和形核率,另一方面部分Mo元素融入316L金属基体中导致了铬当量Cr_eq值的增大和Ni_eq值的减小。当Mo颗粒加入量为2wt.%时,金属基体保持奥氏体相为主,晶粒明显细化和等轴化。抗拉强度提升10.77%的同时,断裂延伸率基本保持不变;当Mo颗粒加入量为6wt.%时,金属基体则从纯奥氏体结构转变为以铁素体为主的铁素体-奥氏体双相结构,材料屈服强度进一步提升46.5%,断裂延伸率为20.5%,仍保持有良好塑性。     

316L不锈钢激光熔覆层的组织及硬度分析

在304不锈钢表面预置316L不锈钢粉末,采用CO2激光器熔覆制备316L粉末涂层.观察了激光熔覆表面形貌的成形质量,研究了不同工艺参数对熔覆层微观组织、显微硬度和材料成分的影响.结果表明:熔覆涂层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;熔覆层是由细小等轴晶和柱状晶组成,且当激光功率为1.5 kW时,奥氏体晶粒更加均匀、细小;激光功率对熔覆层的显微硬度影响不大,激光熔覆前后,组织成分(质量分数,全文同)没有明显变化,316L不锈钢熔覆粉末适用于304不锈钢基材的修复.     

淬火处理对激光选区熔化成形S136组织与性能的影响

为了改善激光选区熔化（SLM）成形S136模具钢的性能,对SLM成形的试样进行淬火处理. 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),研究淬火温度对SLM成形S136的微观组织、硬度和耐腐蚀性能的影响. 结果表明：SLM成形的S136试样组织由马氏体和少量残余奥氏体组成,经过980、1 020、1 050和1 100 °C的淬火处理之后,原晶界消溶,组织大部分转变为马氏体;淬火处理后试样的硬度得到改善,最高值达到54.24 HRC,比原始成形试样提高了近10%;淬火处理后试样原晶界消溶,耐腐蚀性元素分布均匀使得耐腐蚀性能得到了极大的提升,与原始成形试样相比,腐蚀失重量减少了近97%. 优化淬火处理工艺后表明：采用1 050 °C保温1 h并油淬的淬火处理条件,可以得到最佳的硬度/耐蚀性能匹配.     

Ti6Al4V的激光选区熔化单道成形数值模拟与实验验证

对于Ti6Al4V材料的激光选区熔化（SLM）成形工艺,基于离散元方法（DEM）建立粉末颗粒随机分布的三维介观模型.采用流体体积法（VOF）对SLM成形过程的三维自由表面进行动态追踪;考虑TC4颗粒随机分布的粉床、随温度呈非线性变化的热物性参数、熔池自由液面演化、由温度梯度引起的表面张力以及蒸发作用;通过数值模拟研究激光与粉末颗粒相互作用过程中的传热、熔化、流动、凝固等过程. 结果表明,由温度梯度及表面张力梯度产生的马兰戈尼对流是影响熔池内部传热传质和熔池三维形貌的主要因素;线能量密度（LED）与马兰戈尼对流的强度呈正相关,当LED=92.9~183.0 J/m时,单道表面质量较优. 通过单道成形实验对熔池与熔道的三维尺寸与形貌进行观察分析,有效验证了数值模拟的正确性.     

近α钛合金粉末选择性激光熔化成形研究

利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析了选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）钛合金成形单道、单层及块体成形规律。采用不同激光功率与扫描速度的组合进行成形,研究了激光功率、扫描速度对单道熔池形貌及宽度的影响规律;通过单层试验,研究了扫描间距与熔池形貌的关系;通过块体试验,研究了致密度与线能量密度的关系,确定了最优工艺窗口。     

选区激光熔化304L不锈钢的组织结构及力学性能分析

采用选区激光熔化技术成形304L不锈钢,研究了成形后的显微组织和形貌特征,以及不同构建方向对力学性能的影响。结果表明:304L不锈钢组织中无明显气孔和夹杂缺陷;试样的表面粗糙度随倾斜角度的增大而减小。获得准确完整成形几何特征的前提是,薄壁试样厚度的设计值大于0.3 mm,无支撑圆孔试样直径设计值在1～12.5 mm之间,试样外尖角角度设计值大于5°,试样的内尖角垂直摆放时设计值大于15°,水平摆放时设计值大于8°。不同构建方向对试样的抗拉强度和屈服强度影响不明显,当试样的构建方向与基板呈0°时,试样抗拉强度达到最大值684.7 MPa,当构建方向与基板呈30°时,试样的断后伸长率达到最大为47.7%,同时冲击功达到最大值196.3 J,断裂机制均为韧性断裂。     

选择性激光熔化成型中零件成型角度对其机械性能的影响

针对金属粉末选择性激光熔化(SLM)过程中熔道及孔隙对成型性能的影响,分析SLM成型试样的机械性能呈方向性的原因,研究了影响零件机械性能的工艺因素.实验使用316L不锈钢粉末,设计了不同成型角度的SLM试样,采用拉伸实验和断口形貌分析.结果表明:沿竖直方向的抗拉强度比沿水平方向的低15.1%,其延伸率比水平方向高17.92%,杨氏模量同比增长约25%,不同成型角度的SLM性能存在差异.以口腔赝复体支架为对象,利用ABAQUS模拟不同成型角度的支架在咀嚼过程中受载荷40N时卡环的形变情况,仿真表明:相比于60°成型的支架,30°时打印支架咀嚼过程中应力更大,增加了4%,卡环及中间的大连接体的最大形变达到了5.663mm,比60°时的变形增大了2.2倍.     

钛粉SLM成型特性的研究

实验研究Ti粉在选择性激光熔化(SLM)工艺成型过程中的成形特性.通过单道实验确定最佳激光功率、扫描速度,单层实验确定扫描间距、扫描策略,最后通过块体成形实验确定铺粉层厚.实验得到的最佳工艺参数范围为,激光功率:80~100 W;扫描速度:20~60mm/s;扫描方式:跳转变向;扫描间距:0.09~0.12mm;铺粉层厚:0.05~0.1mm.     

420不锈钢激光选区增材件的激光焊接组织和拉伸性能

随着增材制造的不断发展,420不锈钢增材制造件的焊接研究变得越发重要。因此,研究了420不锈钢激光选区熔化增材制造件的激光焊接接头的微观组织和焊接件的抗拉性能。结果表明,420不锈钢增材件具有良好的激光焊接成形性能,焊缝区组织细小,焊接热影响区组织粗化不明显,增材件受到激光焊接的热影响较小;增材件焊接件的断裂表现为脆性断裂,抗拉强度高达600 MPa以上,高于420不锈钢轧制试样焊接件的抗拉强度;增材件激光焊缝区的硬度低于母材的硬度。     

Micro-Fast中升温速率和烧结温度对零件致密化的影响

采用Gleeble-1500D 热模拟机对316L不锈钢粉末进行烧结,制备出尺寸为Φ1.0mm×1.0mm的微型零件。研究了升温速率和烧结温度对微型零件微观组织及性能的影响。结果表明：随着升温速率的增大,粉末颗粒间孔隙数量减少、试样相对密度增加;随着烧结温度的提高,烧结试样基体孔隙数量减少,试样相对密度显著升高;在升温速率为50℃/s,烧结温度为900℃时,可以得到将近全致密的试样,而且烧结温度低于传统烧结方所用烧结温度;试样最大轴向尺寸变化出现在烧结阶段中,说明在多物理场耦合粉末微成形工艺中升温速率比烧结温度更重要。     

选择性激光烧结制备多孔金属的工艺研究

以316L不锈钢粉末为材料,采用选择性激光烧结法制备了多孔金属材料,研究了多孔金属材料的孔隙成形机理及激光工艺参数对其性能的影响规律。试验结果表明：多孔金属材料是在激光局部高能量烧结下球化并粘接成形。借助于激光工艺参数的控制,可制备出所需性能的多孔金属仿生材料.