电子束选区熔化成形TC4合金显微组织与性能的研究进展

随着现代制造业的不断发展,增材制造技术获得了越来越多的应用,电子束选区熔化技术（EBSM）是一种粉末床熔融技术,是目前应用最为广泛的增材制造技术之一,可以成形出具有复杂结构和形状的高性能金属零件。成形工艺参数和热处理是影响电子束选区熔化成形TC4合金显微组织与性能的重要因素和主要调控手段,从这两方面对其进行综述,并展望其未来发展方向。     

增材制造W-Ni-Fe系高比重合金的研究进展

金属增材制造技术是从20世纪90年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。高比重W-Ni-Fe合金由于具有高密度、高强度和高塑性等特性,广泛应用于国防工业和国民经济领域。近年来,W-Ni-Fe高比重钨合金的增材制造受到了广泛关注。本文综述了国内外研究机构采用选区激光熔化(SLM)技术、激光熔化沉积(LMD)技术、选区电子束熔化(EBSM)技术和粘接剂喷射打印(BJP)技术4种增材制造技术制备W-Ni-Fe合金的研究进展,从成形工艺、成形件微观组织和力学性能等方面进行了分析,并对未来研究趋势做了预测。     

激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。     

电子束直接金属成形技术的工艺研究

基于电子束的直接金属成形技术利用电子束能量密度高、无反射以及真空加工环境无污染等优点，将电子束加工与快速原型制造技术相结合，可制造传统制造技术无法制造的复杂金属零件。本研究利用自行开发的电子束选区熔化成形设备进行了316L不锈钢粉末的试验研究，结果发现气雾化粉末具有较好的一维成形能力，但扫描速度不能太快；水雾化粉末聚球现象严重。通过工艺试验和数值模拟，得出气雾化粉末的比例在40％～60％之间的混合粉末具有较佳的成形性能，该粉末的成形过程分为粉末固定、粉末预热及粉末熔化3个阶段。采用电子束选区熔化成形的层片表面光滑平整，内部组织致密、细小，层间为冶金结合。     

金属增材制造技术的研究概况

金属增材制造技术是一种将金属模型离散分层并逐层堆积制造实体的新兴技术。该技术有设计空间多样,优化产品设计,研发周期短,生产成本低等优点。介绍了金属增材制造技术的原理,主要特点及应用场合,重点研究了常见的金属增材制造技术:选区电子束熔融技术、选区激光熔融技术、选区激光烧结技术,电子束焊接技术。简单介绍了电子束自由成形技术、直接金属激光烧结技术、激光净加工技术、金属熔滴成形技术,最后对金属增材制造技术目前存在的问题进行总结并对我国金属增材制造技术发展进行了展望。     

电子束选区熔化增材制造技术研究现状分析北大核心

增材制造(3D打印)作为一种新兴的材料成形方法,在航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用前景。综述了电子束增材制造(3D打印)技术国内外研究现状,简述了利用电子束选区熔化技术增材制造的基本原理和国内外研究学者已经取得的部分研究成果,并展望了电子束增材制造技术的发展方向。     

电子束选区熔化增材制造技术研究现状分析

增材制造(3D打印)作为一种新兴的材料成形方法,在航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用前景。综述了电子束增材制造(3D打印)技术国内外研究现状,简述了利用电子束选区熔化技术增材制造的基本原理和国内外研究学者已经取得的部分研究成果,并展望了电子束增材制造技术的发展方向。     

选区激光熔化金属表面成形质量控制的研究进展

选区激光熔化是目前应用广泛的金属增材制造方法,能够实现复杂精密金属件的成形。但是,由于技术原理的限制,选区激光熔化金属表面与切削加工表面相比,成形质量仍然存在较大差距,影响了这一方法的进一步应用。如何提高表面成形质量,是目前选区激光熔化金属成形领域重要的研究方向。介绍了选区激光熔化成形原理,分析了影响选区激光熔化金属表面成形质量的因素,总结了目前选区激光熔化金属表面成形质量的控制方法及相关研究进展。指出合理地布置成形件位置、避免将成形质量要求高的轮廓面设置为第三类表面、优化扫描工艺参数,是控制和提高选区激光熔化金属表面成形质量的主要途径。     

超大3D打印钛合金复杂零件试制成功

正经过200多个小时的持续工作,9月7日一个接近设备成形空间极限的超大尺寸钛合金复杂零件在昆明理工大学增材制造中心试制成功,这是迄今为止使用激光选区熔融方法成形的最大单体钛合金复杂零件。激光选区熔融是金属3D打印方法的一种,它以激光为热源,依照零件离散后的形状数据对铺好的金属粉末进行扫描,使金属粉末逐点熔化堆积,实现金属零件直接制造。通过这种方法制造出的金属零件力学     

基于电弧的多能场复合增材制造技术研究现状

增材制造主要分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术和电弧增材制造技术。相较于其他增材制造技术和传统加工方式,电弧增材制造技术具有成形速度快、成本低、材料利用率高,以及成形件化学成分均匀且性能优良等优势,被广泛应用于大型金属零件制造。电弧增材制造因具有多样化的应用方向,可以满足不同标准零部件的加工制造,已经逐步成为当下主流的零部件加工技术。主要介绍了单一热源(如钨极)气体保护增材制造技术、等离子弧增材制造技术、熔化极气体保护增材制造技术、冷金属过渡增材制造技术和多能场辅助电弧复合增材制造技术,包括磁场–电弧、激光–电弧和电场–电弧等复合增材制造技术等。从宏观形貌、微观组织和力学性能3个角度出发,分析了工艺参数或工艺自身特性对增材制造成形件宏观形貌的影响,讨论了成形件显微组织演变机制及其力学性能,同时提出了单一热源与多能场辅助电弧增材制造技术在现阶段存在的问题,并给出了建议。     

我国研制出大尺寸高精度金属零件3D打印装备

正由武汉光电国家实验室(筹)完成的"大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(俗称激光3D打印技术)"2016年4月26日顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。这套装备为目前世界上效率领先、打印零件尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。据华中科技大学武汉光电国家实验室曾晓雁教授介绍,该装备采用4台激光器同时扫描,解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等技术难题,实现了复杂金属零件高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。     

SLM金属3D成型中支撑类缺陷优化研究

激光选区熔化成形技术是金属3D打印的重要分支,在强度、精度、致密性方面表现出色,已成为增材制造体系中最具发展潜力的技术之一。文章采用316L不锈钢粉,利用激光选区熔化成形技术进行金属3D成型,分析了成型中因支撑强度不足和支撑添加不当引起的缺陷,提出了采用网格支撑和锥形支撑嵌套方式解决支撑无力的问题的方法,并以镂空结构的零件为例,提出了优化支撑的零件摆放方式。文章的分析结果对SLM金属3D打印中支撑添加优化具有借鉴意义。     

中国造出世界最大金属零件高精度3D打印装备

正由华中科技大学完成的"大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(俗称激光3D打印技术)"最近通过了湖北省科技厅成果鉴定。该成果深度融合了信息技术和制造技术等特征的激光3D打印技术,体积为(500×500×530)mm3,由4台激光器同时扫描,为目前世界上效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。该装备攻克了多重技术难题,解决     

微束电弧选区熔化金属增材制造方法

结合粉床铺粉和微束电弧技术,提出了一种新的微束电弧选区熔化金属增材技术,在成形精度方面与其他电弧增材制造方法相比有一定的优势。在介绍该熔化工艺与成形装置的基础上,通过实验研究了主要成形参数对成形质量的影响规律,最后用优选的工艺参数成形出简单的金属样件。     

工业CT技术在激光选区熔化增材制造中的应用

通过对工业CT(计算机断层成像)技术原理及特点的分析,及激光选区熔化增材制造典型缺陷形成机理与特征的研究,设计制作了激光选区熔化增材制造工业CT检测用对比试件和缺陷模拟试件,开展了对比试件、缺陷模拟试件和实际样件的工业CT检测研究,结果表明:工业CT技术能有效检测出激光选区熔化增材制造中的孔洞及裂纹等典型缺陷,是选区熔化增材制造产品品质保证的有效检测手段。     

增材制造TiAl合金的研究进展

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

电子束选区熔化过程电子光学监测系统研究

电子束选区熔化技术是一种先进的金属粉末床熔融增材制造技术,近年来在航空航天、生物医疗和汽车等领域获得广泛关注和应用,但仍存在稳定性不足和可重复性差等问题,质量控制是一种有效的解决方案,但目前缺少有效的在线监测手段。针对电子束选区熔化的在线监测问题,提出了一种基于双探测器对称布置的电子光学监测系统,实现了对选区熔化过程的原位监测。研究结果表明,该检测系统具有较高的成像精度,所拍摄电子光学图像能表征丰富的形貌信息,且基于多方位传感信息可实现成形层的形貌特征识别和成形质量分析。     

电子束选区熔化成形工艺与组织模拟

电子束选区熔化作为一种新型金属增材制造工艺具有能量利用率高、成形效率高、材料适应性广等优点,适用于钛合金、钛铝合金、高温合金等材料的成形加工,在航空航天、生物医疗等领域具有广泛应用前景.介绍了电子束选区熔化的技术原理,总结近年来国内外该技术的装备发展、工艺研究、材料开发及工艺仿真的研究现状与进展,并展望未来发展方向.     

激光增材制造设备现状及发展

激光增材制造技术主要包括粉末床熔融(PBF)和定向能量沉积(DED),粉末床熔融指的是激光选区熔化(SLM),定向能量沉积指的是激光近净成形(LENS).伴随着这些技术"诞生"了相应的激光增材制造设备.以华南理工大学相应设备研发为例,介绍了相关技术设备现状,并展望了激光增材制造设备未来的发展.     

金属增材制造材料设计专刊前言EI北大核心CSCD

增材制造被美国“America Makes”、欧盟“Horizon 2020”德国“工业 4.0”、《中国制造 2025》等战略计划列为提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的先进制造技术。激光粉床(la-ser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术,主要包括选区激光烧结(selective laser sintering,SLS)和选区激光熔化(selectivelaser melting,SLM),通过激光束将离散粉末逐层烧结/熔化并堆积成形,被公认为是解决个性、复杂构件整体成形难题的有效技术手段,成为国际学术界竞相发展的前沿热点。