钨粉特性参量对铺粉均匀性和激光选区熔化打印件性能的影响研究

粉末的铺粉均匀性和激光粒度分布等特性会直接影响激光选区熔化3D打印技术的成形精细程度和效果,是影响激光选区熔化3D打印制品成形质量的基本因素。本研究采用自制铺粉性能检验装置和EOSINT M280激光选区熔化3D打印设备,研究了具有不同球化率、流动性和激光粒度分布钨粉的铺粉均匀性和激光选区熔化3D打印成形效果。研究结果表明,粉末球化率和流动性会直接影响粉末的铺粉均匀性,激光粒度会影响粉末激光熔化效果。其中球化率高、流动性好和激光粒度较细的钨粉激光选区熔化3D打印成形精度更高。研究结果为激光3D打印钨成形技术工作中如何选取粉末提供了依据。     

齿科用钛合金粉末粒度对激光选区熔化工艺适用性研究

激光选区熔化(SLM)是一种在医疗领域应用越来越广泛的3D打印工艺,用SLM技术打印齿科钛合金粉末,可以制作出个性化且具有复杂结构的口腔医疗器械。为了研究粉末粒度对SLM工艺的成形适用性,本研究选择了齿科用Ti-6Al-4V合金粉末作为成形材料,通过不同目数的筛网对粉末进行分级,得到不同粒度范围的钛合金粉末。采用EOS M280设备分别成形不同粒度范围的粉末,并对成形过程和成形件表面质量进行对比分析,得出当粉末粒度范围为15~53μm时,熔道连续无缺陷,成形件表面光滑平整,有金属光泽。该粒度范围粉末成形件的内部孔洞很少,强度和塑性均优于铸造件。粒度范围为15~53μm的齿科用钛合金粉末适用于激光选区熔化工艺。     

3D打印铜及铜合金的研究进展

铜及铜合金的延展性好,并具有优异的导电导热性能和耐腐蚀性能,受到业界的广泛关注。本文重点综述了近年来3D打印成形铜及铜合金的工艺、微观组织和性能等方面的研究进展。降低铜对激光的反射率是选区激光熔化成形和激光金属熔化成形铜及铜合金的难点,也是调控组织及提高成形件性能的基础;选区电子束熔化和黏结剂喷射技术可解决铜对激光高反射率问题,成功实现铜及铜合金的3D打印成形,但仍然存在致密度低和收缩率大等问题,相关工艺有待进一步完善。同时还介绍3D打印铜与铜合金的应用前景,并对3D打印铜及铜合金的研究进展进行总结与展望。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg拉伸性能影响因素

利用不同成形工艺、原料粉末和热处理制备激光选区熔化3D打印AlSi10Mg试样并进行拉伸性能研究,讨论了影响激光选区熔化3D打印AlSi10Mg拉伸性能的影响因素,包括3D打印成形工艺、粉末物理性能、热处理制度等.结果表明:激光能量密度通过影响试样相对密度进而对拉伸性能产生影响,能量密度过低时,试样孔洞大多分布在熔池交...     

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来,越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末,逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构,能够极大地缩短产品生产周期,提高生产效率,特别是在选区激光熔化（SLM）以及选区电子束熔化（SEBM）制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势,以及在增材制造（AM）技术中,铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响,重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题,进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点,以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化（EB-LHM）技术,虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响,并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

激光选区熔化非实体支撑薄壁曲面特征变形规律研究

激光选区熔化（SLM）成形工艺正越来越广泛应用于航空航天装备复杂构件制造,该类零件具有众多薄壁类曲面特征,成形制造中残余应力较大、曲面特征变形问题突出,严重制约增材制造薄壁曲面构件的成形精度和质量。针对非实体支撑薄壁曲面特征激光选区熔化成形,通过模拟仿真研究了非实体支撑的工艺参数和几何特征对支撑连接情况的影响,基于此分析了非实体支撑下曲面特征的残余应力分布与变形规律。采用热弹塑性法对不同支撑成形激光功率和支撑结构下非实体支撑连接情况进行模拟仿真,以连接效果为目标优选支撑参数。应用优选支撑参数,基于固有应变模型对不同壁厚和成形高度的薄壁曲面特征的残余应力和变形分布进行模拟仿真、实验验证与讨论分析。结果表明,优选非实体支撑的薄壁曲面零件的局部变形得到明显改善,薄壁曲面零件残余应力分布主要受零件的Z向正应力影响,且随零件厚度增加而增加。     

电子束选区熔化技术制备Ti-6Al-4V合金的研究进展

钛及钛合金因比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等特点被广泛应用于航空航天、生物医疗等领域。电子束选区熔化技术（Selective electron beam melting,SEBM）是近年来发展起来的一种粉末床熔融增材制造技术,具有能量密度高、生产效率快、成形应力低、真空环境下洁净度高等特点,利用该方法制备出的钛及钛合金成为学术界及工程界的研究热点。本文综述了国内外电子束选区熔化技术制备Ti-6Al-4V合金的研究进展,重点从缺陷、显微组织及力学性能进行了分析,最后对电子束选区熔化技术的发展及应用进行了展望。     

激光选区熔化成形铝合金及其复合材料的研究现状与展望北大核心

铝合金及铝基复合材料具有比强度高的优点,完美地契合了工业领域对零件轻量化的要求。随着现代工业的发展,各领域对具有复杂结构零件的需求越来越多,而传统加工方法难以制备成形。激光选区熔化技术不仅可实现金属零件的一体化近净成形,且不受零件复杂形状结构的限制,在航空航天与先进交通等工业领域有着广泛的应用前景。本文总结了近几年国内外激光选区熔化成形铝合金及铝基复合材料的研究,重点介绍了激光选区熔化成形的几种典型铝合金体系及铝基复合材料的微观组织、力学性能及强化机理。最后,简要概述了目前存在的问题以及未来的发展趋势。     

Ti6Al4V在不同成形工艺下的数值分析及组织性能

基于选区激光熔化和熔模铸造不同工艺成形原理,采用有限元数值分析软件以及Fortran语言编写的DLUX子程序进行有限元仿真模拟,研究试样在不同成形方式下冷却速度与温度场动态过程.采用选区激光熔化和熔模铸造制备不同的Ti6Al4V钛合金试样,探寻冷却过程对微观组织、晶粒结构与力学性能内部联系.结果表明:选区激光熔化(se...     

激光选区熔化成形技术制备高温合金GH4169复杂构件

本文采用激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)技术制备了高温合金GH4169复杂结构件。研究了不同成形方法和不同成形工艺条件对构件的影响,并对构件力学性能、成形尺寸、成形周期、表面粗糙度进行表征。结果表明:选择倾斜45°角生长时,构件在生长过程中的应力较小,未出现应力开裂的现象且表面缺陷减少;光斑补偿值0.06 mm效果最佳,样件表面较光滑,基本无凹凸缺陷;在光斑补偿值0.06mm、零件倾斜45°生长的GH4169合金复杂构件,其样件的力学强度、延展性能明显优于铸件,并且尺寸精度高、成形周期短、粉末利用率高,表面粗糙度较低(Ra≤1.6μm)。     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱（580 MPa）。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

电子束3D打印模型处理对钛合金零件成形精度的影响

模型处理是影响3D打印钛合金零件成形精度的关键因素之一。以电子束3D打印几种典型形状TC4钛合金零件为研究对象,通过对成形零件进行精度检测,分析其在模型处理过程中引起误差的来源,提出了几项改进措施:对于圆柱体轴类零件,将模型精度设置提高到0. 02 mm,可有效提高零件的成形精度;对于点阵多孔零件,提高STL数据的精度并优化切层算法,保持切层前后模型原貌是解决该问题的途径;对于针状细圆柱零件,将相同零件按照同一方向摆放,可以减少摆放角度对偏差的随机性影响;对于异形件,应在满足成形精度的前提下合理布局并减少支撑;对于薄壁零件,增加支撑密度能够有效提高零件悬空部分的成形精度。     

航空航天用高品质3D打印金属粉末的研究与应用

作为金属3D打印的主要耗材,金属粉末对打印产品的质量有着至关重要的影响,航空航天、国防、医疗等领域精密复杂零件的3D打印对粉末性能,如粒度、形貌和纯净度等有着较高的要求。研究并介绍了航空航天领域3D打印用高品质镍基、钴基合金及钛合金等金属粉末的基本要求及主要制粉工艺;对两种常用的高质量金属粉末制备工艺真空感应熔炼氩气雾化法(VIGA)和等离子旋转电极法(PREP)进行了比较,指出VIGA法细粉收得率高,但存在空心粉和卫星粉;PREP粉球形度高、表面光洁、粉末粒度分布窄、流动性好、陶瓷夹杂少,在金属3D打印领域具有独特的优势。为进一步提高PREP粉的质量,应开发更新一代等离子旋转电极雾化制粉技术及装备,提高细粉收得率和生产效率。     

仿生结构钛合金植入材料的研究和应用

仿生结构钛合金植入材料拥有良好的力学性能和生物相容性,且弹性模量与人体骨骼较为相近,具有广阔的应用前景.为此,介绍了表面仿生结构和梯度仿生结构两大类仿生结构钛合金植入材料的研究现状,其中,表面仿生结构钛合金植入材料的制备方法主要有电化学沉积法、激光熔覆法以及复合改性技术等;梯度仿生结构钛合金的制备方法主要有粉末冶金法、...     

钛合金复杂构件等温锻造工艺研究

针对钛合金复杂构件采用机加工成形成本高,材料利用率低的现状,提出钛合金复杂构件的新工艺,即先等温锻造成复杂构件形状,然后辅以机械加工的方法成形。通过有限元模拟分析和实验研究,提出非对称变截面钛合金复杂构件等温锻造成形工艺为:锻造温度900～950℃,应变速率0.03 mm·s-1,采用玻璃润滑剂,模具材料选用K3合金和空冷的锻后处理。实验结果表明:采用该等温锻造成形工艺获得的钛合金复杂构件完全满足系统的性能要求,并可替代机械加工产品;按新工艺加工成形的钛合金复杂构件,不但降低成本,缩短机加工时间,而且材料利用率也提高到60%以上。     

高熵合金激光选区熔化研究进展

摘要：近年来,高熵合金以其多主元成分、独特的组织和许多优异的性能在各个领域引起了极大关注。这种基于“构型熵”设计的新型合金,有望突破传统合金的性能极限,已经成为材料科学发展新的热点和方向之一。传统的电弧熔炼技术限制了高熵合金复杂结构件的制备及其工业化应用,新兴的增材制造技术已成为当前复杂金属构件制备中最具前景的制造方法之一。综述了高熵合金激光选区熔化技术的研究进展,包括工艺、优化和应用等,并对高熵合金未来的工业化应用提出了展望。     

选区激光熔化CoCrFeNi-X高熵合金的研究进展

CoCrFeNi高熵合金因其单一稳定的面心立方固溶体结构,具有优异的塑性变形能力和较高的屈服强度,已成为众多追求高韧性制件研究的热门体系之一。同时选区激光熔化技术因其成形尺寸灵活和超快加热冷却速率,具备传统制备方式不可比拟的优势。通过梳理近些年选区激光熔化技术成功制备出的CoCrFeNiX高熵合金体系,首先针对8种不同合金体系的相结构和组织形貌,分析了组织结构对力学性能的影响;其次针对3种采用不同工艺参数制备的CoCrFeNi-X高熵合金成形件,分析制备工艺对成形密度及力学性能的影响;最后就合金成分设计对CoCrFeNi-Alx、CoCrFeNi-Mn两种主流合金体系做了详细研究现状分析。期望对采用选区激光熔化技术制备CoCrFeNi-X体系高熵合金的实验研究和工业应用提供一定的理论指导。