激光同轴送粉增材制造TiAl合金的性能

将Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉和铌粉进行机械混合,然后采用激光增材制造工艺成功制备出γ-TiAl合金样品,研究了激光功率、扫描速率和送粉量对沉积成形的影响规律,分析了沉积层的显微组织、相组成、断口形貌及沉积层的硬度分布。研究结果表明:随着激光功率增大,沉积层宽和层高均增大;随着扫描速率增大,沉积层宽和层高均减小;随着送粉量增大,沉积层的宽度增大,沉积层的高度基本不变;最佳工艺参数下得到的沉积试样成形良好,无冶金缺陷存在,沉积层由大量γ相和少量α_2相组成;沿沉积试样Z方向的室温压缩屈服强度为905 MPa,抗压强度为1542 MPa,压缩率14.7%,抗拉强度为425 MPa,断后伸长率为3.3%;压缩试样和拉伸试样的断口均为准解理断口。     

激光增材制造技术专利概况

对激光增材制造技术的政策背景、技术发展现状及其专利概况进行了研究,从技术的构成、技术特点以及专利技术方面进行了调查,并重点在专利技术领域分类、专利申请趋势、申请国别、国外和国内重要申请人和发明人、专利侵权国别分布、专利诉讼主要申请人等方面进行了专利分析,明晰了我国激光增材制造的全球定位,找准薄弱环节,为国内相关产业链提供了有力的支持和决策建议。     

Mo对激光增材制造NiCrSi合金组织和耐磨性的影响

针对核工业阀门材料Deloro40镍基合金耐磨性急需改善的问题,采用激光增材制造技术通过添加不同质量分数的Mo元素,探究Mo元素对Deloro40镍基合金组织和耐磨性的影响。结果表明,Mo元素的添加促进了Mo₂C、Mo₂O和Ni₃Si₂物相的生成。随着Mo元素的增加,晶粒尺寸细化和组织中生成的硬质相Mo₂C使合金硬度得到提高;试样磨损率均呈现先增加后减小的趋势,在摩擦过程中生成的MoO₂起到润滑作用,降低磨损率。当添加5%Mo试样时,在25℃和400℃工况下合金均表现出优异的耐磨性。     

航空航天高性能金属材料构件激光增材制造

激光增材制造技术是当今世界科技强国竞相发展的一项关键核心技术,为航空航天等领域高性能金属构件的设计与制造开辟了新的工艺技术途径。航空航天金属构件兼具轻量化、难加工、高性能等特征,对激光增材制造的材料设计、结构优化、工艺调控及性能和应用评价等均提出了严峻挑战。针对航空航天领域三类典型应用材料(即铝、钛、镍基合金及其金属基复合材料)、四类典型结构(大型金属结构、复杂整体结构、轻量化点阵结构、多功能仿生结构等),阐述了近年来国内外在面向激光增材制造的新材料制备、新结构设计、增材制造形性调控、高性能/多功能构件制造及航空航天应用等方面的研究进展,提出了高性能金属构件激光增材制造的宏/微观跨尺度形性协调机制,并就激光增材制造技术在材料-结构-工艺-性能一体化方向的研究及发展作一点思考与展望。     

激光增材制造研究前沿与发展趋势

从激光增材制造材料、工艺、装备、应用等方面分析了激光增材制造技术当前的研究热点以及相关的研究进展,梳理了未来主要发展方向.材料和成型工艺方面的相关研究主要集中于轻质合金和高价值合金增材制造;从成型装备来看,设备大型化、高速化、复合加工是未来的主要发展方向;而应用方面则主要面向高性能、高价值零部件的增材制造与生物植入体....     

激光增材制造铝锂合金的热处理组织及T_B相析出

采用激光增材制造技术制备了铝锂合金,分析了沉积态铝锂合金的显微组织,优化得到了沉积态铝锂合金的双级均匀化退火和固溶热处理工艺参数,并探讨了TB相的时效析出行为。结果表明,经过双级均匀化退火及固溶热处理后,铝锂合金晶界和晶内析出的低熔点富铜相数量减少,铝锂合金的成分均匀性得到提高。当时效温度为400℃时,铝锂合金中析出的TB相数量达到最大;随着时效温度的继续升高,TB相数量逐渐减少。铝锂合金的显微硬度随着TB相含量的增加先减小后增大。     

电磁搅拌辅助激光熔覆硬质合金的研究

在多元复合硬质合金的激光熔覆过程中,熔池中各组分元素密度不一致及其它物性差别使激光熔覆层出现硬质分布不均匀和粗大是形成覆层中裂纹缺陷的主要原因。针对此,研究设计了一台适用于激光熔覆的电磁搅拌器,并初步开展了电磁搅拌辅助激光熔覆硬质合金的工艺研究。结果表明,电磁搅拌不仅对熔覆层的宏观形貌还是微观组织都有影响,电磁搅拌能细化熔覆层中的WC组织,并使其分布均匀化,同时电磁搅拌能明显细化熔覆层过渡区中的树枝晶组织。     

电磁搅拌辅助激光沉积成形钛合金试验研究

为了研究磁场搅拌对激光沉积钛合金组织和性能的影响,将自行设计的旋转磁场引入到激光成形系统中,并进行了钛合金沉积成形实验。考察了不同磁场参数下试样的宏观形貌和微观组织,测量了激光沉积层的显微硬度。结果显示:磁场引起激光熔池的强烈对流,使单道沉积层的表面呈现下凹状;且在一定范围内,磁场搅拌速率越快,沉积层α片层组织越细密,硬度越大,可达440HV0.1。表明旋转磁场加剧了熔池的对流,从而加快了其冷却速度,细化了沉积层内的片层组织,并提高沉积层的力学性能。     

铝含量对激光增材制造TC4合金组织及性能的调控

为提升激光增材制造TC4合金的综合性能,采用铝为合金化组元对其进行组织与性能调控。结果表明:在激光增材制造的非平衡凝固条件下,不同铝添加量的TC4合金凝固组织皆由呈交错排列的β-Ti和α-Ti网篮组织构成,但有所不同的是,随着铝添加量的增加,组织中α-Ti固溶体的相对含量逐渐增多,其尺寸呈现出先减后增的变化趋势,即在铝添加量(质量分数)为1.5%时达到最小。沉积态合金的硬度、屈服强度和摩擦磨损性能随着铝添加量的增加而逐渐增大,而塑性、耐蚀性和表面粗糙度则分别在铝添加量(质量分数)为1.5%时达到最优。这表明,添加1.5%Al的沉积态合金有着最佳的性能匹配,其力学性能、摩擦学性能、电化学性能和成形性能均较TC4合金有了明显提升。     

激光增材制造GH4099合金热处理后的显微组织及拉伸性能

主要研究了激光增材制造GH4099合金在不同热处理状态下的显微组织与室温拉伸性能。研究结果表明:沉积态试样的显微组织主要由外延生长的柱状晶组成,沉积态试样经过1120℃的固溶处理后发生了明显的再结晶,柱状晶内部的枝晶形貌消失,转变为细小的等轴晶组织,而且在等轴晶内部存在许多孪晶界;与固溶态试样相比,时效处理后的组织没有明显差异,显微组织仍然由细小的等轴晶组成,晶粒没有长大,γ基体上有明显的γ′相弥散析出;对比3种状态下的室温拉伸性能可以发现,固溶态试样的强度最低,塑性最高,而固溶-时效态试样的室温力学性能最好,呈现出较高的强度和塑性。这主要是因为高温固溶过程中发生了完全再结晶,试样内部的位错密度有所降低,而且没有γ′相的析出强化,而在时效过程中,γ′相充分析出阻碍了位错运动。     

航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测

传统的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法检测准确度低,图像特征查全率低。基于上述问题,提出一种基于图像识别技术的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法。采用红外成像技术进行航空激光增材制造零部件成像处理,提取航空激光增材制造零部件红外图像的缺陷区域特征点,对红外图像进行中值滤波降噪处理,利用扫描图像的纹理异常分布特性进行潜在缺陷的自适应定位检测,结合模板匹配和角点检测方法,实现对航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测。仿真结果表明,采用该方法方法的图像特征提取查全率比传统方法提高了15%～20%,能够清晰检测到增材零件的潜在缺陷。说明进行航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测的准确性较好,对缺陷部位定位的误差较小。     

激光增材制造零部件故障自动分类方法

不同状态下的零部件故障特征不同,为了准确分辨零部件故障,为解决故障提供依据,提出了激光增材制造零部件故障自动分类方法。基于阶次分析原理提取了激光增材制造零部件的故障特征,并获取了零部件故障特征向量;利用支持向量机中的一对一分类方法,对获取的零部件故障特征进行分类,基于分类结果对其进行校正,达到提高故障分类精度的目的,最终实现激光增材制造零部件故障自动分类。通过对该方法进行内圈故障和外圈故障两种不同状态下进行分类识别效果测试,验证了该方法具有较高的激光增材制造零部件故障分类准确性。     

热处理工艺对激光增材制造铝锂合金组织及力学性能的影响

采用激光增材制造技术制备了铝锂合金板材,分析了铝锂合金在热处理过程中析出相的演变及力学性能的变化。结果表明,沉积态铝锂合金主要由α(Al)基体和TB(Al7Cu4Li)相组成,晶界处存在少量富铜相;退火后,TB相更加均匀密集地分布在晶粒内部,富铜相基本溶解,晶界处存在少量Al-Cu-Fe杂质相;固溶淬火后,TB相固溶到基体中,晶内存在少量δ′(Al3Li)相;时效后,主要弥散析出θ′(Al2Cu)和σ(Al5Cu6Mg2)相。热处理后铝锂合金的显微硬度、抗拉强度比沉积态的分别提高了47.6%和87.7%。     

激光增材制造TC11钛合金的耐蚀性研究

采用浸泡和电化学腐蚀测试方法,研究了激光增材制造TC11钛合金在盐酸溶液中的耐蚀性,利用扫描电镜分析了腐蚀前后合金表面的微观形貌。结果表明:激光增材制造TC11钛合金中α相所含Mo元素较少,易于发生选择性优先溶解;在盐酸溶液中,随浸泡时间的延长,开路电位先降低后逐步升高,电荷转移电阻Rct先急剧下降后逐渐保持稳定,自腐蚀电流密度icorr升高;激光增材制造TC11钛合金α+β网篮组织较锻件双态组织细小,具有更好的耐蚀性;双重退火热处理后,α相含量增多并粗化,耐蚀性略有下降。     

激光熔丝增材制造温度场的红外热像监测

为实现对增材制造成形件的精确控形控性，必须要对其热过程有一定科学认识。以真空环境下激光熔丝增材制造单道成形为例，利用红外热像技术对其热过程进行监测。比较分析送丝速度对温度场、热循环、冷却速率的影响规律，利用红外热分析对其成形熔敷道宽度及缺陷开展研究。结果表明:借助红外热像可实现对熔敷道温度场变化的监测，沿熔敷道长度成形方向，监测点对应最高温度和冷却速率分别呈现升高和降低趋势。随着送丝速度的增加，熔敷道长度1/4、2/4、3/4处监测点对应的冷却速率随之减小。此外，基于红外热分析可实现对熔敷道宽度预测以及对缺陷位置的定位。     

智能化激光选区熔化成形增材制造平台研制

智能化激光选区熔化成形增材制造平台主要由激光选区熔化成形设备、智能在线监测与反馈调节系统、AM云平台软件、工艺数据处理软件、智能工艺参数库及装备健康安全管理软件等多个系统构成,实现了激光选区熔化成形的远程工艺优化、质量诊断、设备故障预警与远程维护等功能。该平台的成功研制,为解决航空、航天等领域的复杂金属构件增材制造过程中的质量控制与追溯问题提供了重要手段,对于全面提升我国金属增材制造智能化水平具有重要意义。