3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

3D打印钛合金人体植入物的应用与研究

钛及钛合金以其良好的生物相容性,在临床上用于人体硬组织植入和修复。3D打印技术是近年快速发展的特种加工技术,突破了传统加工技术的局限,可实现近净成形,并能够制作出复杂结构,且材料利用率高,设计制作周期短。3D打印技术在个性化外形和内部细微结构加工及快速精确成形方面的巨大优势,使其在医用植入物加工领域备受关注。为此,概述了3D打印成形钛合金人体植入物的优势、应用状况以及3D打印钛合金人体植入物的生物力学适配性能的研究进展,总结了国内3D打印技术在钛合金人体植入物领域的研究现状。     

3D打印两相钛合金组织性能研究现状

3D打印成型技术由于快速性、低成本、高集成化、适用于加工复杂零件等显著优点,近几年来得到快速发展,但是目前还存在许多不足,如精度不高、材料性能不稳定等。随着3D打印两相钛合金的应用越来越广泛,国内外针对3D打印两相钛合金的研究也逐渐深入和成熟,通过指导工艺的改进方向来提高其综合性能。本研究针对3D打印中激光快速成型和电子束熔化成型两种技术的工艺进行分析,阐释不同成型工艺条件下两相钛合金宏微观组织特征、力学性能特点,得出打印成型工艺参数、热处理工艺等因素对其影响,为3D打印两相钛合金工程化应用提供借鉴。     

3D打印医用钛合金研究进展

钛合金拥有较高的比强度、较好的耐蚀性能与生物相容性,其在医用植入物的应用市场前景十分引人关注。但传统医用钛合金植入物常采取铸造的生产方式,产品种类单一,无法满足"精准医疗"的诊疗目标。3D打印技术以其丰富的加工方式在医用钛合金方面应用优势逐渐凸显。本文介绍多孔医用钛合金的发展历史及3D打印钛合金的制造现状,分析现有3D打印医用钛合金的技术壁垒,并为未来3D打印医用钛合金的发展方向提供建议。     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表面制备出具有纳米级孔洞的TiO2类骨膜层.结果 3D打印钛合金表面存在较大的各向异性,导致后续的电化学过程中电场放电不均匀,形成的TiO2类骨膜层稳定性差,而阳极氧化的前处理方法可有效解决这些问题.此外,纳米多孔结构抑制了阳极氧化处理中不稳定放电现象的发生,保证了膜层表面颜色的均匀性,且使膜层与钛或钛合金结合牢固,可在3D打印钛合金表面构建纳米级膜层结构.结论 该工艺方法制备的3D打印钛合金表面膜层的成膜速率和稳定性较好,膜层呈三维网状结构,大孔内附有小孔.该结构有利于细胞在其表面更好地粘附、分化和增殖,是理想的医用植入材料.     

3D打印金刚石工具的研究进展

3D打印技术作为一种快速成形技术,为复杂结构金刚石工具的制备提供了便利,是未来金刚石工具一体化成形发展的方向之一。本文介绍了用于制备金刚石工具的SLS、SLM、SLA、DIW等3D打印技术的基本原理及其在金刚石工具制备方面的研究进展,分析了使用不同结合剂时3D打印金刚石工具的特点,并对未来金刚石工具的发展进行了展望。      

选区激光熔化3D打印钛基复合材料研究进展

选区激光熔化(SLM)3D打印技术是近年来快速发展的金属增材制造技术,因其可设计性、快速净成形复杂构件、高表面质量等优势,拥有广泛应用前景。基于SLM工艺制造的钛基复合材料通常可得到纳米级陶瓷增强相,获得比钛合金更优异的性能,成形构件力学性能优于铸件锻件水平。本文综述了近年来基于SLM工艺制备钛基复合材料的发展现状,以陶瓷增强体的选择为切入点,阐述其典型微观组织特征及演化规律,探讨其性能表现,分析其特有的强化机制,并在此基础上,对未来尚需解决的关键性学术问题和发展方向进行了展望。     

钛合金3D打印零件水浸超声检测技术研究

通过对钛合金3D打印材料的声学特性进行研究,提出了利用聚焦水浸超声检测技术及分区聚焦检测方法,提高了信噪比、灵敏度及缺陷分辨率。为制定钛合金3D打印复杂结构零件超声检测工艺及检测方法标准提供了依据。     

激光3D打印用TC21钛合金粉末制备及其成形性研究

采用电极感应熔炼气雾化法制备激光3D打印用TC21钛合金粉末,并利用制备的合金粉末打印出钛合金样品。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射对电极感应熔炼气雾化法制备的TC21钛合金粉末的形貌、粒径、组织进行了研究。并对成形合金的力学性能进行了分析。结果表明:在优化后的制粉工艺参数下,制备的TC21粉末为球形,粉末表面和内部都是由等轴状的原始β晶粒构成,二次枝晶沿着晶界向晶粒内部发展,主要相由α'相、β相以及金属间化合物AlTi_3、Ti_2AlNb、Zr_3Al构成。在优化后的激光3D打印参数下,打印的TC21钛合金组织为α'相、β相,以及金属间化合物AlTi_3、Ti_2AlNb、Zr_3Al。合金的金相组织分为明区、过渡区、暗区三个区域。明区为α'马氏体针,暗区为网篮组织;明区硬度达541 HV,暗区硬度达470 HV;打印合金的抗拉强度为1150 MPa,伸长率约为8%。该方法制备的TC21钛合金粉末具有良好的激光3D打印成形性。     

3D打印技术的最新发展及在铸造中的应用

介绍了3D打印技术的现状与发展,重点介绍了3D打印技术在未来铸造生产中的发展和应用。3D打印技术是新的工业革命的标志性技术之一,3D打印砂芯技术用于铸造,可实现无模铸造,有效提高复杂铸件的生产效益和效率,将给铸造业带来一场新的技术革命。     

大型复杂钛合金薄壁件精铸成形技术研究进展

大型复杂薄壁钛合金精密铸造技术是当今世界军用与民用航空领域的尖端技术。介绍了熔模精密铸造技术的工艺流程、技术特点以及国内外研究现状。结合国际最流行的计算机数值模拟以及3D打印等新型技术,指出我国该项技术的研究趋势与发展方向是：①加强熔模铸造工艺的理论研究;②深化钛合金设计研究,探索性能更高的适合于大型复杂薄壁件铸造成形的钛合金;③深入研究纯净化技术,以及夹杂和铸造缺陷与性能之间的定量关系;④建立型壳模型库;⑤研发机器自动涂浸浆料与撒砂工艺;⑥加强全过程的质量管理与控制;⑦高度关注3D打印技术在钛合金制造领域的发展及其在钛合金熔模铸造领域的应用。     

3D打印钛及钛合金的发展现状及挑战

3D打印技术正在挑战传统制造工艺的主导地位,尤其是在以钛合金为代表的金属领域凸显出巨大潜力。本文重点介绍了当前用于钛及钛合金制造的主流打印技术的研究现状,详细分析了每种技术的基本成形机理和存在问题,指出了工艺应用挑战和如何解决这些问题的可能措施。同时,对这些技术的主要优缺点进行了比较,以便于根据实际应用需求选择最佳的3D打印工艺,归纳了各种类型的3D打印钛及钛合金的代表性应用及相关性能,指出了3D打印高性能钛部件的发展方向。     

航空航天用钛合金3D打印技术的研究概述

介绍了3D打印的钛合金内部存在的气孔、球化、熔合不良、裂纹等缺陷。概述了热处理工艺对3D打印钛合金组织和性能的影响,并对近年来3D打印钛合金在航空领域国内外的应用及研究进展进行了评述。     

金属材料增材制造(3D打印)技术的局限性

按照选材、结构设计、原材料制备、打印加工和后续处理等步骤分析了增材制造(3D打印)技术特点和局限性。对生产效率和周期、制造成本、工序等3D打印的关键问题与传统的变形材生产技术进行了对比,以为选取大型金属材料复杂结构件成形方案提供参考。     

钛合金粉末热等静压近净成形成本分析

采用粉末冶金热等静压近净成形(NNS-PM-HIP)技术制备了几种典型的钛合金结构件,利用技术成本模型分析了NNS-PM-HIP工艺制备钛合金构件的经济性,并与其他成形工艺进行了对比。结果表明:随着工件尺寸的加大、复杂程度的提高,包套/模具的制作以及热等静压成为影响采用NNS-PM-HIP技术制备钛合金构件成本的主要因素。有限元模拟仿真的介入和工件的批量化生产使得NNS-PM-HIP工艺的成本显著降低。与锻造等工艺相比,工件越复杂、尺寸越大,以及原材料成本占总成本比例越低,NNS-PM-HIP工艺成形钛合金构件的优势越发突出。     

国内外金属3D 打印材料现状与发展

介绍了金属3D打印技术基本概念及工艺优势;总结了国内外金属3D打印材料种类、应用及制造工艺,分析了金属3D打印材料目前存在的问题及未来发展趋势。结果表明,铝合金、钛合金、铁基合金等金属3D打印材料发展迅速,传统的3D打印金属材料及复合材料需要进行重点研究。     

钛合金防护头盔研究与应用现状

详细介绍了钛合金头盔的发展历程以及各种型号钛合金头盔的特点，总结了近年来钛合金头盔的各类制备技术，如冷拉伸成形法、不等重模锻成形法、3D打印成形法等，并对我国钛合金/芳纶纤维复合头盔的研究进展进行了介绍。最后，指出钛合金/芳纶纤维复合头盔更符合单兵装备对头盔减重和防护性能升级的要求，是现代化头盔的发展趋势之一。     

3D打印金刚石复合片及其钻头的研究进展

PDC钻头已成为油气勘探领域的首选钻头类型，日益提升的PDC钻头性能要求特别是钻进效率要求给钻头制造带来较大挑战。钻头工作面结构改进是PDC钻头实现高效破岩的关键，但这给PDC钻头制造带来难题。3D打印技术是一种新型的快速成形技术，具有制造任意复杂形状结构、个性化定制和创意设计的优点，将3D打印工艺应用于PDC及其钻头的生产是未来发展的必然趋势。本文中介绍了目前用于制备PDC及其钻头的3D打印技术的基本原理，包括光固化成形技术（SLA）、熔融沉积技术（FDM）、激光选区烧结（SLS）、激光选区熔化技术（SLM）和喷墨粘粉式（3DP）等；总结了现有3D打印技术在PDC及其钻头制造方面的研究进展，并对未来3D打印PDC钻头的发展进行了展望。     

3D打印技术及其在汽车制造业中的创新应用

从3D打印原理和技术发展出发,分析3D打印技术现状,重点探讨3D打印技术在汽车制造业中的快速样件开发、复杂模具制造、轻量化产品制造、创意产品定制等方面的创新应用,3D打印技术虽无法取代传统技术,但必将促进汽车制造业发展。     

注塑模具随形水路零件制造技术进展

3D打印技术的出现,给塑料模具制造带来了新的方式。本文综述了国内外模具随形水路零件制备技术的发展现状,介绍了基于3D打印,结合扩散焊、金属喷涂、CNC、粉末冶金、铸造等技术制备模具随形水路金属零件的方法。指出了3D打印技术提升,3D打印如何与其他制备技术结合,成型塑件冷却智能控制3方面模具随形水路制备技术需要解决的主要问题。