齿科用钛合金粉末粒度对激光选区熔化工艺适用性研究

激光选区熔化(SLM)是一种在医疗领域应用越来越广泛的3D打印工艺,用SLM技术打印齿科钛合金粉末,可以制作出个性化且具有复杂结构的口腔医疗器械。为了研究粉末粒度对SLM工艺的成形适用性,本研究选择了齿科用Ti-6Al-4V合金粉末作为成形材料,通过不同目数的筛网对粉末进行分级,得到不同粒度范围的钛合金粉末。采用EOS M280设备分别成形不同粒度范围的粉末,并对成形过程和成形件表面质量进行对比分析,得出当粉末粒度范围为15~53μm时,熔道连续无缺陷,成形件表面光滑平整,有金属光泽。该粒度范围粉末成形件的内部孔洞很少,强度和塑性均优于铸造件。粒度范围为15~53μm的齿科用钛合金粉末适用于激光选区熔化工艺。     

电极感应熔炼气雾化制备Ti-6Al-4V合金粉末的性能及其表征

采用国产自行研制的无坩埚电极感应熔炼气体雾化(EIGA)设备制备Ti-6Al-4V合金粉末,实验使用环孔型和环缝型两种气雾化喷嘴,改变雾化压力和熔炼功率,设计四组工艺参数,研究雾化工艺对粉末性能的影响规律。根据激光选区熔化(SLM)对粉末的要求,将筛分得到的粒径小于53 μm的粉末进行表征,采用MASTERSIZE 2000激光粒度分析仪分析不同雾化工艺制备粉末的粒度分布,采用欧奇奥500NanoXY+HR型粒度粒形分析仪对粉末的粒形进行量化表征分析。结果表明,采用环缝型喷嘴、5 MPa的雾化压力和25 kW的熔炼功率的工艺参数组合制备的粉末效果最佳,得到的粉末粒径较小且分布集中,粉末粒度呈近似正态分布,D10、D50和D90分别为19.4 μm、31.9 μm和51.5 μm;粉末的球形度较高,粉末圆度的平均值为90.6%,欧奇奥钝度的平均值为92.7%,超过80%的粉末赘生物指数为0,卫星粉较少。通过XRD、SEM、EDS能谱和氧氮仪等手段对粉末进一步分析,发现粉末内部组织为不同取向的针状α′马氏体,空心粉含量较少,粉末成分无损耗且氧含量较低。对该粉末进行ＳＬＭ成形,成形件致密度达到99.02%,表面粗糙度为4.98 μm,显微硬度为352.5 HV0.5。     

粉末特征对IN718激光快速成形的影响

粉末特征是影响激光快速成形件力学性能的重要因素。本文用气雾化法和旋转电极法制造的IN718粉末开展激光快速成形研究,分析了这两种粉末对成形件力学性能的影响。结果显示,气雾化IN718粉末中的裹入气体在激光快速成形过程中容易继续残留在成形件中,使其成形件拉伸断口中的气孔明显比旋转电极法粉末激光成形件的多;用旋转电极IN718粉末则可基本消除气孔现象,同时,成形件的力学性能相比气雾化粉末制备的成形件有不同程度的提高。     

高能球磨与射频等离子体球化制备TiAl合金球形微粉

以雾化法制备的大粒度TiAl预合金粉末为原料,采用高能球磨与射频等离子体球化工艺制备出TiAl合金微细球形粉末,并研究了其粉末特性.结果表明,采用上述工艺制备的TiA1合金粉末球形率高;粒度可控,数均粒径可控制在10～60 μm范围内;粉末粒径分布窄,粒度分布均匀度指数约为0.63.粉末氧含量随粒度降低而逐渐增加,数均粒径为31.5 μm的合金粉末的氧含量约为2.44‰;数均粒径为15.6 μm的合金粉末的氧含量约为3.51‰.制备的球形TiAl合金粉末主要由a2相及少量的y相组成;粉末颗粒间成分均匀性良好,颗粒内部为均匀等轴晶组织,随着粉末粒度减小,晶粒组织趋于细化.     

工艺条件对气雾化制备SnAgCu合金粉末特性的影响

采用紧耦合气雾化法制备SnAgCu无铅焊料合金粉末,研究雾化压力和熔体过热度对粉末粒径和形貌的影响.采用干筛筛分法对所制备的粉末进行分级,采用激光粒度分析仪和扫描电镜分别对粉末的粒径、形貌和微观组织进行表征.结果表明:当雾化压力为0.7 MPa、熔体过热度为20～30 ℃时,制备的无铅焊料合金粉末中值粒径为40.10 μm,颗粒表面光洁、球形度高;当过热度为20～30 ℃、雾化压力由0.7 MPa增大至2.5～3.0 MPa时,粉末中值粒径由40.10 μm减小至32.22 μm,颗粒表面缺陷明显增多;当雾化压力为0.7 MPa、熔体过热度由30 ℃提高至50 ℃时,粉末粒径仅略微减小,但球形度明显降低;气雾化快速冷凝产生富Ag和Cu相,且富Ag和Cu相弥散分布在Sn基体内.     

TC4钛合金粉末在SLM工艺中的循环老化行为研究

选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)工艺采用特殊的专用金属粉末作为其成形原料。然而,金属粉末诸多指标易在成形及回收过程中发生改变,进而影响SLM成形件质量。本文研究了TC4钛合金粉末颗粒形貌、粒度分布、流动性以及成形试样的孔隙率、显微硬度等在循环利用过程中的变化规律,并对一系列性能改变的机理进行分析。结果表明：随循环次数增加,粉末颗粒形貌整体仍保持球形,表面光滑度提高;循环14次后观察不到卫星颗粒;粒度分布经历了集中-分散-集中的变化;多次循环利用后粉末的流动性显著提高;通过对粉末宏、微观的分析可知,上述性能变化趋势均与粉末中细小粉粒和卫星颗粒逐渐减少有关。成形试样孔隙率随循环利用次数增加先增大后减小;显微硬度不受TC4粉末循环利用次数影响。     

元素混合法激光立体成形钛合金过程中缺陷形成研究

研究了不同成形条件下,以元素粉末为送进原料时,激光立体成形Ti-xAl-yV合金熔覆层内的缺陷类型、形貌特征及形成原因.结果发现,成形件内部可能出现4种类型的缺陷:气孔、熔合不良、未熔颗粒及成分偏析.其中,非球形的Al、V颗粒所携带的气体进入激光熔池且被固液界面捕获是产生气孔的主要原因;熔合不良的产生往往是由于工艺参数选择不当;未熔粉末颗粒产生的原因是由于元素粉末熔点温度低于合金化后合金固相线温度,粉末颗粒进入不熔区且被固液界面捕获;成分偏析带主要存在于V含量较高的合金熔覆层内,导致成分偏析带产生的原因在于V含量较高的合金粘度大,固液界面附近熔体流动速度过低.     

粉末粒度对AB5型合金电化学性能的影响

研究了粉末粒度对AB5型储氢合金电化学性能的影响.结果表明当合金粉末粒度为22.49～163.8 μm时,随粉末粒度的减小,储氢合金电极的电化学容量降低;由于粉末粒度大的电极负极充放电循环寿命的衰减率小于粉末粒度小的衰减率,所以随粉末粒度的减小,储氢合金电极材料充放电循环寿命缩短.     

稀土钕对激光快速成形TC4合金组织及性能的影响

针对氢化脱氢钛合金粉末氧含量较高的问题，研究了添加稀土钕对激光快速成形TC4合金组织及性能的影响。结果发现，添加稀土Nd后，激光快速成形TC4合金的宏观晶粒尺寸变化不大；但随稀土添加量的增加，初始β列状晶逐渐转化为全β等轴晶，晶粒内部的魏氏α组织逐渐转变为网篮α，粗化α条不断增多，呈现团束聚集趋势，晶界α集束体积分数也不断增大；随稀土添加量的增加，激光快速成形TC4合金的室温塑性先大幅度提高，然后急剧降低；稀土添加量为0．1％～0．2％（质量分数，下同）时，氧含量为0．26％的氢化脱氢TC4合金粉末激光快速成形件沉积态的抗拉强度达975MPa，延伸率9．5％，满足锻件标准要求。     

两种3D打印用雾化Ti-6Al-4V粉末的对比研究

本研究分别利用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化(VIGA-CC)和等离子旋转电极(PREP)两种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建和氩气含量测试等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷和氩气含量、硬度值进行了表征。实验结果表明, VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较多,粉末粒度分布在40~180 μm之间, PREP粉末的粒度分布较窄,主要集中在110~180 μm之间；金属粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且同一粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔概率多于PREP粉末；随着粉末粒径减小,粉末截面组织逐渐细化,其硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末硬度值高于PREP粉末。