激光增材制造金属构件内部缺陷控制与无损检测特性研究

高性能大型金属构件激光增材制造技术,以其突出制造优势为航空航天领域等高端装备中大型复杂关键金属构件的短周期、低成本制造提供了新途径.研究激光增材过程中的内部缺陷是实现激光增材制造金属构件在关键承力结构工程应用的前提.以某钛合金主承力构件激光增材制造为例,总结激光增材制造金属构件中气孔、未熔合、夹杂物和微裂纹4种典型内部...     

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。     

航空航天用电弧熔丝增材制造研究综述

电弧增材制造因其成形效率高、适用材料范围大、设备简单、工件尺寸不受限制等特点,在航空航天领域大型金属构件制备方面具有独特优势。对航空航天领域涉及的电弧熔丝增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)典型材料的微观组织及力学性能进行了总结分析,从增材过程工艺控制、增材后热处理以及复合增材技术三个方面综述了电弧熔丝增材工艺质量控制的方法,并概述了近年来大型金属构件电弧熔丝增材制造的应用情况,最后对大型金属零件电弧熔丝增材制造技术的发展方向进行了展望。     

电弧增减材复合制造精度控制研究进展

电弧增减材复合制造技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新兴技术。丝材电弧增材制造(WAAM),因其在金属增材制造中具有制备成本低、沉积效率高、材料利用率高等优势而备受推崇;又因其热输入高、成型精度相对较低而存在一定局限性。因此,亟待研发既能保证成形效率,又可以精确控制传热、传质、传力的增材复合制造技术。电弧增减材复合制造对于大型框架构件上肋板或类似薄壁墙体、筋板等构件的加工十分适合,可以实现降低制造成本和提高生产效率的目的。除增材制造精度和应力控制等问题外,增材后控形减材制造的切削问题不同于传统的去除加工,也受增材沉积表面不均匀性、增材余热和残余应力等因素影响。为解决上述问题,近年来为实现高速高效成形、精确控形控性的多种增减材复合制造方法不断涌现。本文对目前增材制造成形误差、增材后应力变形控制,以及增材后减材切削加工的相关研究进行综述,旨在探索金属构件增材复合带温减材制造的可行性,寻求合理利用增材余热,在保证最佳加工精度的前提下追求较小残余应力、良好材料微观性能和较高生产率的新型制造工艺。     

大型金属构件增材制造技术在航空航天制造中的应用及其发展趋势

增材制造是一种具有极大潜力的先进制造技术,适合应用于要求轻质高强的航空航天制造领域。对不同种类增材制造的原理及其特点进行简单阐述,介绍了增材制造在成形装备、成形组织与性能调控、拓扑设计和优化、成形过程模拟仿真、热源规划控制软件、在线检测与控制、残余应力与裂纹气孔控制、辅助制造措施等关键技术方向的研究现状,列举大型复杂金属构件的增材制造应用实例,探讨大型金属构件增材制造技术应用于航空航天制造存在的问题与发展趋势。     

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。 创新点： (1)为解决现有激光/电子束等高能束增材制造技术在轻质材料构件应用方面的局限性,文中对搅拌摩擦增材制造这一新型固相增材制造技术开展调研分析,其无液态金属熔凝的成形特性使得制件不会形成与快速凝固相关的缺陷,如孔隙率、热烈纹、元素偏析、稀释、微细分散氧化物聚集以及高残余应力,具有更高成形效率、更大成形尺寸、更优的力学性能。 (2)文中通过对搅拌摩擦增材制造技术的工艺特性与应用现状分析,总结出了该技术在轻质大型结构件增材制造、特征结构添加、梯度材料与涂层制备、缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面具备较大的应用潜力。     

铝合金电弧熔丝增材制造的冶金缺陷研究现状与展望

电弧熔丝增材制造(WAAM)已成为装备制造领域的重要发展方向之一，通过电弧加热熔化金属丝材，可在预设路径上逐层叠加堆积完成三维实体金属构件的增材制造成形，具有效率高且成本低的优点，尤其适合大尺寸铝合金构件的一体化增材制造成形。但由于铝合金固有的冶金行为特征，电弧熔丝增材制造中易出现冶金缺陷，如气孔、裂纹等问题，较大程度限制了产品力学性能的进一步提升，也严重制约了铝合金电弧熔丝增材制造技术的高效高质量发展。本文主要综述了电弧熔丝增材制造铝合金的气孔、裂纹等冶金缺陷问题，总结了缺陷形成机理、影响因素和抑制措施等方面的研究进展，并对铝合金电弧熔丝增材制造技术的未来发展方向进行了展望。     

电弧增材与激光增材复合制造GH4099的显微组织与力学性能研究

结合电弧增材制造沉积率高、成本低和激光增材构件质量高的优势,提出了电弧增材与激光增材复合的制造技术,用于高效、高质量GH4099材料零件制造。通过在电弧增材基板上进行激光直接沉积实验,对比了两种增材制造工艺所得涂层的显微组织和力学性能;探究了两种增材构件界面处的显微组织与力学性能。结果表明:电弧增材与激光增材的显微组织均沿沉积方向外延生长,且激光增材GH4099的显微组织要细于电弧增材的。在两种增材构件的交界处,当激光增材沉积方向与电弧增材沉积方向平行时,整体构件显微组织具有同一生长方向;并得到相比于垂直于电弧增材沉积方向时更高的力学性能。     

气雾化制备金属粉末的研究进展及展望

金属粉末作为增材制造的关键原材料,其品质很大程度上决定了产品最终质量.气雾化制粉技术所制备的粉末具有粒度细小、球形度高、氧含量低等优点,已成为增材制造高性能金属构件的主要原材料.本文综述了气雾化制粉技术的基本原理与特点,总结了近年来气雾化制粉用喷嘴结构类型、气体流场结构与仿真模拟、粉末质量调控及工艺参数控制等方面的研究...     

电弧增材制造成形在线监测与控制研究进展及展望

电弧增材制造以电弧为载能束逐层熔化金属丝材直至形成全焊缝金属构件,因其制造成本低、成形效率高、材料利用率高等优势而备受推崇.成形尺寸的自动检测与控制是推进电弧增材制造技术工程化应用、快速产业化必须解决的关键科学与技术挑战.主要从成形工艺调控、过程在线监测与控制角度阐述了国内外电弧增材制造成形控制技术的研究现状,以红外、电参数和视觉监测原理为出发点,重点分析了现有电弧增材制造在线监测与成形控制技术的研究进展与不足,提出了未来电弧增材制造成形在线监测与控制技术的主要发展方向.     

船用焊接材料多国船级社认可试验的研究

收集了国外著名船级社的焊接材料规范,研究了其焊接材料规范的异同点,制定了满足各国船级社要求的联合认可试验规程,只要按照联合认可规程进行试验,就可达到各国船级社的规范要求.同时对3种烧结焊剂和1种焊条按照ABS、AWS、CCS、GL、LR、NK船级社的规范进行了熔敷金属、对接接头试验.结果表明,3种烧结焊剂和1种焊条符合五国船级社的规范要求,同时也符合AWS标准要求,对于焊接材料在造船行业上的推广应用打下了良好的基础.     

钎焊材料行业发展与标准化需求

概述了中国钎焊材料行业发展现状,综述了ISO,EN,GB,AWS等标准化组织及其钎焊材料标准化研究现状,并对钎焊材料标准中的关键指标进行了分析。针对自动化、智能化钎焊制造需求,提出了未来国内钎焊材料标准化发展方向。     

我国钢管工业的现状、问题与发展前景(下)

概要分析了当前我国无缝和焊接钢管生产发展状况,包括生产能力和消费情况;简要介绍了国内主要钢管生产厂家的生产、技术、装备以及油井管、高压锅炉管和核电用管等高端产品的开发情况。针对钢管行业所存在的短期行为、盲目发展、重复建设的严重现象以及一些企业产品结构不合理、质量差、能耗高,生产机制不完善,能源与环保管理水平低等方面有悖国家《钢铁产业发展政策》的问题,提出了相应的发展举措。     

现行标准中有关“粒度”概念的分析

颗粒的粒度与测量方法密切相关，我国现行磨料粒度检测标准采用不同的粒度检测方法，所得到的“粒度”概念不同。《GB／T2481．1—1998》（或GB／T2481．1—2009）、《GB／T9258．2—2000》、（（GB／T6406--1996》采用筛分法测粒度，测得的“粒度”实际上是颗粒在筛面上的投影相距最远的两对边切线间的距离。《GB／T2481．2—1998》、《GB／T9258．3-2000》采用自然沉降法及光透沉降法测粒度，测出的“粒度”是用与颗粒有相同沉降速度的同质球体的直径来表征的，称为“斯托克斯当量直径”。《JB／T7990--1998》规定用图像分析仪或显微镜测量粒度，显微镜法测量的“粒度”是以颗粒投影的“最大宽度”来表征的，而用图像分析仪测量的“粒度”指的是“等面积圆直径”，即，用与颗粒投影面积相等的圆的直径表征颗粒粒度。     

激光增材制造AlSi10Mg合金的力学性能研究进展

增材制造是近几十年发展起来的一种先进金属件近净成形技术,具有低能耗、短周期、高柔性、低成本等显著优势,已成为先进装备领域的前沿制造技术之一. 与传统铸造相比,增材铝合金具有相当甚至更优的力学性能. 然而,相关质量评估标准缺乏和疲劳性能分散性较大等问题限制了其在重大工程装备中的应用. 重点以选区激光熔化成形的AlSi10Mg合金为对象,从“制造工艺—仿真模拟—性能评价”角度,系统分析了增材制造工艺参数、建造方向和热处理制度等几个重要因素对铝合金微观结构及力学性能的影响,总结了增材热力学过程模拟与力学性能的相关仿真研究现状,重点探讨了目前增材制造铝合金力学性能评价的国内外进展,并进一步归纳了基于组分调控提升铝合金力学性能的相关研究结果,最后对其发展趋势进行了展望.     

绳索取芯钻杆用无缝钢管标准的解读

介绍了国内绳索取芯钻杆用无缝钢管标准的更新过程,对2009年5月1日开始实施的GB/T9808-2008《钻探用无缝钢管》中的相关技术要求进行了相应解读。根据地质勘探行业对绳索取芯钻杆新的特殊要求,结合国内炼钢技术和制管工艺水平的实际情况,提出了比标准要求更高的个别技术参数指标。     

我国钢管工业的现状、问题与发展前景（上）

概要分析了当前我国无缝和焊接钢管生产发展状况,包括生产能力和消费情况;简要介绍了国内主要钢管生产厂家的生产、技术、装备以及油井管、高压锅炉管和核电用管等高端产品的开发情况。针对钢管行业所存在的短期行为、盲目发展、重复建设的严重现象以及一些企业产品结构不合理、质量差、能耗高,生产机制不完善,能源与环保管理水平低等方面有悖国家《钢铁产业发展政策》的问题,提出了相应的发展举措。     

改善H13系列热作模具扁钢退火组织的工艺研究

高端H13系列扁钢的退火组织应满足北美压铸协会标准《NADCA#207》或热作工具钢显微检验标准?SEP1614?的要求,某公司H13系列扁钢退火组织一次合格率仅为79%,通过调整钢锭的高温扩散工艺、增大扁钢轧后在线冷却强度及延长等温球化退火保温时间等工艺措施成功改善了带状偏析、液析碳化物、退火组织均匀性等问题,一次合格率提升至98%以上。     

焊接质量管理系统

通过对某造船厂焊接施工记录管理体系的分析，以关系模型为基础，并严格按照规范化理论建立了焊接质量管理数据库系统，其中包括板型材、焊材、焊接工艺参数、探伤、材质跟踪等五个关系模型，采用网络技术和模块化程序设计方法，实现了造船厂焊接工程数据的计算机数据库系统管理。     

难熔金属选区激光熔化技术研究进展

近年来,随着难熔金属的研究与深入,传统工艺难以满足在制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的弹性和可加工性。本文对难熔金属材料的选区激光熔化技术进行了总结。按照材料分类,对钨合金、多孔钽、钼合金以及难熔高熵合金进行评述。因为选区激光熔化难熔金属对低熔点元素、加工参数等敏感,故总结了这些因素对工艺控制和最终零件质量的影响。最后,归纳了当前研究的优势和不足,并对今后的发展趋势进行了展望。