金属增材制造技术的研究现状

增材制造技术,也称3D打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状、条状等可粘合材料通过逐层叠加来构造三维物体的快速成型技术。介绍了以激光、电子束、超声波为能量源的各类金属增材制造技术的原理、发展水平及应用领域,内容涵盖激光沉积技术(LMD)、选择性激光熔融技术(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、激光净型制造(LENS)、增材制造+金属切削(AM+CNC)、数字光处理技术(DPL)、电子束熔融技术(EBM)、电子束焊接技术(EBW)和超声波增材制造(UAM)等。     

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。     

电子束与激光复合选区熔化系统的开发

电子束选区熔化与激光选区熔化是两种主要的基于粉末床的增材制造技术。电子束选区熔化技术具有效率高、温度高、材料适应性更广等特点,但成形精度较低;激光选区熔化技术的成形精度高、制件表面光洁度好,但效率较低。提出将两种选区熔化技术结合,以实现具有更高效率、更高精度和更高材料适应性的电子束与激光复合选区熔化的新型增材制造技术。将电子束和激光两种扫描系统结合于同一片成形区域,通过坐标转换实现电子束与激光的复合扫描;针对真空环境下熔融金属蒸发导致激光器所用镜片失效的问题,设计了一套真空室内防蒸镀装置,以保证激光器可在金属蒸汽环境下长时间连续工作;分析了防蒸镀镜片的平行度对激光扫描精度的影响,提出采用高精度防蒸镀镜片来避免因镜片旋转导致激光扫描的误差。     

金属增材制造研究现状与问题分析

介绍了目前金属增材制造的工艺技术状况,包括:粉末床熔融、能量直接沉积、薄片叠层制造、金属熔融三维直写、粘结剂喷射成形、液体金属挤出成形及激光+热丝复合工艺等。同时,提出并分析了金属增材制造面临的主要问题,如:制件质量缺陷,可能存在致密性不高、精度较低和粗糙度值较大、产生变形和裂纹等问题,在工艺过程中可能出现球化等造成工艺不稳定的问题;效率太低,成形一个零件动辄需要十小时以上;成本太高,原材料比铸造、锻压所用的原材料价格高出10倍以上,机器设备目前还很贵,成形效率低也导致成本升高。因此,必须研发全新的金属增材制造工艺,才能更好地推广应用金属增材制造技术。     

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。     

电子束粉末床熔融技术发展综述

电子束粉末床熔融技术是一种有着广泛应用前景的金属增材制造技术,低应力、高能量利用率等特点使其在高温合金、高熔点金属成形等方向有着巨大优势。近年来,随着更多研究人员及企业进入该领域,电子束粉末床熔融装备有了诸多进展,且在新材料及工艺开发方面也取得了重要突破。本文对电子束粉末床熔融技术原理、近年来进展进行综述并对其今后的发展方向进行展望。     

大型金属零件激光选区熔化成形工艺及装备研究进展

激光选区熔化成形技术是重要的金属增材制造技术之一,具有强度高、塑性好、尺寸精度高、表面质量优等优点,已成为大型金属零件高效制造的重要技术之一。阐述了SLM技术在大型金属零件的研究进展,总结了其未来发展趋势。     

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。     

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.     

激光微区烧结微成形技术研究

目前微小零部件的制造方法很多,激光微成形即为其中一种。介绍了在激光选区烧结技术的基础上,结合微成形特点开发的激光微区烧结成形技术。该技术可对金属粉末进行直接微区烧结成形,所成形的金属微型零件强度高,不需后续处理,大大节省了从原材料到最终实体的时间,并具有环境污染小、材料利用率高、成形速度快和效率高的特点。     

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     

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。     

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.     

大型航空航天铝合金承力构件增材制造技术

金属增材制造技术凭借其个性化定制能力和高质量成形潜力,迅速发展成为影响航空航天设计与制造能力的一项关键先进技术.在简要总结金属增材制造技术分类和原理的基础上,阐述了高强铝合金在激光增材、电弧增材、电子束增材、固相增材工艺下的形性调控与成形机理研究进展,综合归纳了铝合金增材制造技术在航空航天领域的具体应用,展望了大型铝合金承力构件在形性调控、结构设计、材料体系、工艺数据库、智能化增减材技术等方向的研究.     

快速成形技术在快速模具制造中的应用

快速成形技术是20世纪80年代发展起来的一种集计算机辅助设计、精密机械、数控、激光技术和材料科学为一体的全新制造技术.由于其高度柔性和快速性,得到了广泛的研究和应用.以快速成形为技术支撑的快速模具制造作为缩短产品开发时间及模具制作周期的先进制造技术已成为当前的重要研究课题和制造业核心技术之一.本文介绍了立体光刻技术、薄材叠层成形、选区激光粉末烧结、熔融沉积成形等快速成形典型工艺方法,阐述了用快速成形技术直接、间接制造金属模具和非金属模具的原理、工艺和研究现状,并对快速成形技术在模具制造中的应用前景作了展望.     

金属增材制造技术的研究进展

金属增材制造技术作为先进制造技术的一个重要发展方向,受到了制造业的广泛关注。主要从原理、特点、发展和实际应用方面,分别介绍基于激光、电子束以及电弧的金属增材制造技术,指出该技术现阶段存在的问题和未来研究方向。     

增材制造金刚石工具研究现状及展望

随着金刚石工具朝着形状复杂化、结构精密化、性能高端化等方向发展,常规金刚石制造工艺受成形原理限制较难满足上述要求,亟须寻求新的金刚石工具制造工艺。增材制造是一项新兴的、降三维制造为二维制造的技术,近年来开始应用于复杂结构金刚石工具的制造。本文综述了激光选区熔化、激光选区烧结、立体光固化成形等目前主流增材制造工艺成形金刚石工具的研究进展,详细介绍了3种工艺的成形原理,重点阐述了不同工艺中金刚石与胎体材料的界面结合问题,简要对比了3种增材制造工艺成形金刚石工具的差异。最后,对未来增材制造金刚石工具的研究重点进行了展望。      

金属3D打印技术的研究

3D打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法,被誉为"第三次工业革命"的核心技术。这种无模具的制造方法可以在短时间内生产出高精度、完全致密的金属零件。3D打印具有零件设计自由、零件复杂性、轻量化、零件整合和功能设计等特点,故金属3D打印在航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造和医疗领域中的应用受到特别的关注。首先简要介绍了金属3D打印技术的基本原理、特点及分类,然后重点介绍了几种金属3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化成形技术(SLM)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔化成形技术(EBM)和激光工程化净成形技术(LENS),包括技术的基本原理、优缺点及其具体应用领域。最后对金属3D打印技术的优势、目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了总结与展望。     

增材制造中的支撑设计

增材制造成形工件悬垂部位需要添加支撑,以避免成形过程中出现塌陷、翘曲变形,防止工件在后续处理中变形或断裂。支撑设计是增材制造工艺设计的重要内容,主要包括悬垂面的识别、支撑结构的设计、支撑的布置以及支撑和成形件接触形式等,其与成形工艺、成形材料、工件悬垂结构特征等因素有关。非金属材质的增材制造的支撑设计基本成熟,但是金属增材制造的支撑还处于研究阶段。通过分析比较各主要增材制造成形工艺的支撑设计研究进展情况,重点研究了选区激光熔化(SLM)成形金属工件的支撑设计,并展望了支撑设计未来发展方向。     

增材制造钽及多孔钽的研究进展

金属钽是一种具有优异耐腐蚀性、生物相容性和介电性能的难熔金属材料,因而被广泛应用于高温技术、电子技术、耐腐工程、原子能以及医疗等行业。增材制造技术能够实现复杂钽金属零件的一体化成形,并且材料利用率高、可实现个性化定制。本文介绍了增材制造用球形金属钽粉的研究现状,评述了钽金属粉末及增材制造成形后的组织和性能研究及应用进展,分析了钽金属增材制造技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展进行了展望。