激光选区熔化制备镍钛合金的研究进展

镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备NiTi合金,以及其工艺参数对成形件质量、显微结构、相变温度和力学性能的影响进行了阐述.同时,列举了一些3D打印制备的NiTi合金在生物医学领域的应用实例,并指出了SLM制备NiTi合金存在的问题,最后对其今后的发展趋势进行了展望.     

激光选区熔化镁合金研究进展

镁合金是最轻的金属结构材料,以其优异的力学性能和生物相容性能在航空航天、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。与镁合金的传统制造工艺相比,激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）技术具有成形精度好、空间自由度高且加工周期短等优势,尤其是高性能复杂结构的镁合金构件的制造,因此拓宽了镁合金的应用前景。综述了激光选区熔化工艺参数对镁合金成形质量、组织、性能等方面的影响,并讨论了技术难题,最后展望了激光选区熔化成形镁合金的未来发展趋势。     

激光选区熔化工艺制备多孔镁合金骨支架的研究进展北大核心

镁合金因其与人体骨骼相近的力学性能和可降解特性在人体骨组织支架移植中具有良好的发展前景,且将其制备成多孔结构有利于细胞的生长、增殖及分化。增材制造中的激光选区熔化工艺(SLM)制备多孔镁合金骨支架,在精确控制孔隙率与尺寸的同时,避免了传统铸造等工艺产生的形貌与性能缺陷。综述了多孔镁合金骨支架在临床医用中的可行性并介绍了SLM制备流程,通过对增强机制的分析阐明SLM工艺镁合金的性能优势。同时根据元素与工艺参数的变化剖析其作用机制与优化方案。最后总结现阶段工艺面临的瓶颈及其作用因素,以此提出改进方向与展望未来发展趋势,助力实现其医疗产业应用。     

选区激光熔化打印骨架结构组织研究

使用SLM SOLUTIONS公司SLM 125型选区激光熔化仪器进行了镍基合金3D打印样品制备,分别制得了实心制品A和具有网络骨架结构的制品B.对两种制品表面形貌及内部组织解剖分析发现,两种制品内部基体部分均为致密冶金组织,熔覆颗粒界面处未见明显孔隙或杂质.其中制品B复杂网络骨架结构的获得充分说明了该激光熔覆技术对复...     

激光选区熔化与传统加工IN718合金的组织与性能比较研究

本文对比研究了选区激光熔化(SLM)和轧制退火IN718合金的显微组织和力学性能。结果表明：由于快速冷凝造成的不平衡凝固使得SLM合金样品具有成分偏析、晶粒细小和晶内存在大量凝固胞的组织特点;且因为外延生长,出现建造方向平行于<100>晶向的强织构;经比较,轧制退火的合金样品组织均匀,晶粒尺寸是SLM样品的3 倍,晶界和晶内分别观察到少量的laves和d相,无成分偏析和亚结构存在,由于大量退火孪晶存在而使晶粒取向分布较随机。两种样品经拉伸性能试验发现,SLM样品的屈服强度和抗拉强度分别是轧制退火态的4.6和1.3倍,而延伸率有所下降,是轧制退火态的34.4%。分析认为SLM样品中晶粒细小和丰富的凝固胞亚结构是强度高的主要原因,延伸率较比传统加工样品的延伸率大幅降低应归结为打印缺陷如孔隙和残余应力的存在。     

选区激光熔化成形316L不锈钢组织控制研究

采用选区激光熔化技术, 制备了316L不锈钢3D打印样品, 研究了3D打印体能量密度、微熔池结构和拉伸性能之间的相关性。结果表明, 在实验范围内(打印体能量密度从92.59 J/mm3增大到162.04 J/mm³), 3D打印样品抗拉强度先增大后下降, 体能量密度145.83 J/mm³时, 抗拉强度达到峰值498.48 MPa。熔池的形貌和尺寸与体能量密度相关, 熔池近似面积随体能量密度提高先增大后降低。3D打印样品室温拉伸性能与微熔池的形貌结构有明显相关性, 在拉伸过程中会沿熔池边界发生破坏, 熔池近似面积越大, 熔池边界占比小, 样品抗拉强度相对较高。研究结果可为调控3D打印样品微观组织、改善材料性能提供参考。     

基于响应面优化法激光选区熔化AlMgScZr研究

铝合金因其轻质、高强而被广泛应用于国防建设及航空航天等领域中,而激光选区熔化(SLM)技术在复杂结构零件的制造上具有很大的优势.采用SLM技术制备AlMgScZr合金,通过响应面优化的方法对其工艺参数进行了优化,得到了相对密度为99.11%、抗拉强度为333 MPa、屈服强度为282 MPa、延伸率为16%和显微硬度为119.5 HV_(0.05)的AlMgScZr铝合金试样.同时,研究了热处理对SLM制备的AlMgScZr试样拉伸性能的影响.结果表明,经过350℃保温6 h,在氩气气氛中冷却后经热处理制备的试样的抗拉强度升高到561.9 MPa,屈服强度提高至546.8 MPa,延伸率为5.2%.通过响应面参数优化得到了性能优异的高强度铝合金,为SLM制备AlMgScZr合金的应用提供了理论参考.     

激光选区熔化成形Ti⁃12Mo⁃6Zr⁃2Fe（TMZF）合金微观组织及力学性能的研究

为了探究激光选区熔化（Selective laser melting,SLM）Ti-12Mo-6Zr-2Fe（TMZF）合金的微观组织与力学性能,采用TMZF合金粉进行激光增材制造,研究了铸造TMZF合金与SLM TMZF合金试样微观组织与力学性能的差异．结合X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TMZF合金试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及试样拉伸断口进行了对比分析．结果表明：SLM TMZF试样与铸造TMZF试样的组织中都含有大量β-Ti组织;SLM TMZF试样的平均显微硬度为355.7±5.64 HV_0.2,铸造TMZF试样的平均显微硬度为354.8±5.44 HV_0.2;SLM TMZF试样的屈服强度为934±4.1 MPa、抗拉强度为993±2.4 MPa、延伸率为14.4±0.6 %,而铸造 TMZF试样的屈服强度为1052±12.1 MPa、抗拉强度为1055±11.7 MPa、延伸率为10.4±1.2 %．为进一步探究激光选区熔化制备TMZF的后处理打下基础．      

TiB2/AlSi10Mg选区激光熔化成形组织与性能

采用选区激光熔化成形技术制备AlSi10Mg合金和TiB2/AlSi10Mg复合材料,利用XRD、SEM、TEM、万能拉伸实验机和维氏硬度计等对TiB2/AlSi10Mg复合材料的力学性能、组织结构等进行了表征分析。结果表明：AlSi10Mg合金中加入增强相TiB2后,其SLM成形件的致密度、屈服强度和断裂强度分别由96.8%、156.3 MPa和366.3 MPa增加至99.4%、170.1 MPa和413.4 MPa。TiB2/AlSi10Mg成形件屈服强度的提升主要来源于Orowan强化、弥散强化和细晶强化。与此同时,TiB2增强相的添加使得裂纹源增加,大幅度降低了AlSi10Mg合金的塑性（从8.5%下降到4.2%）,其断裂机制由准解理断裂转变为解理断裂。     

纯钨/310不锈钢异种材料激光熔化沉积探究

采用激光熔化沉积的方法,在310S奥氏体不锈钢钢表面进行纯钨材料的增材制造．结合金相显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 、X 射线衍射 (XRD) 及显微硬度仪等材料表征手段,对试样的微观组织结构、元素分布、物相组成及显微硬度进行了对比分析．结果表明：沉积层内部存在未完全熔化的钨颗粒,同时也存在完全熔化后重新凝固的富钨组织,其为金属间化合物Fe₇W₆,并且该化合物主要以枝晶形式存在;未完全熔化的钨颗粒与铁基基质呈良好的冶金结合,结合界面生成了Fe₇W₆/W的核壳结构．      

NiTi基形状记忆合金相变温度的影响因素

NiTi基形状记忆合金的相变温度直接影响并限制了其应用领域,为了能够在更广阔的领域中应用NiTi基合金,需要有效而准确的控制NiTi基合金的相变温度.研究表明,NiTi基合金中Ni元素的含量以及合金中所包含的夹杂相,如NiTi2、Ni3 Ti2、Ni4 Ti3等均会影响合金的相变温度.同时,向NiTi二元合金中添加第三...     

钛合金激光表面加工研究进展

钛合金的综合性能优良、应用领域广泛,不足是表面硬度偏低、摩擦系数较大、易磨损、易形成氧化膜等,常常需要进行合适的表面处理以提高其使用性能。激光是一种新型热源,能够精确控制能量在空间与时间上的分布。利用高能量激光扫描钛合金的表面,使其表层材料发生急热、急冷温度变化,通过辅以气相、液相、固体粉末等加工介质,实现对钛合金表面形貌、成分、组织和性能的调控。首先扼要介绍了激光对钛合金表面的作用及激光表面加工工艺参数,然后分别综述了6种典型的钛合金表面激光加工技术的研究现状,并展望了钛合金表面激光加工技术的研究方向。旨在为合理选择钛合金表面加工工艺和开发新型钛合金产品提供参考。     

激光选区熔化制备梯度多孔镍电极及其电解水制氢性能

镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为此,设计了4组具有不同孔隙尺寸和排布方式的多孔电极模型,并且采用激光选区熔化技术制备高精度成型电极样品,表征了样品的表面形貌、截面微观组织、电化学性能及稳定性,深入分析和研究了样品的析氢性能。结果表明,4组样品均呈现出粗糙微观表面,为析氢反应提供更多的活性位点。所有样品均表现出优异的电解稳定性,经测试后未见明显的性能衰减。梯度多孔结构有利于气液传质,减小气泡层电阻,降低析氢过电位。当电流密度为10 mA?cm^-2时,梯度多孔样品的析氢过电位虽仅为406 mV,但气液传质效果较差,而气泡层电阻较大的均匀多孔样品的析氢过电位却高达766 mV。梯度多孔结构的构筑可显著提高镍电极的析氢动力学特性,梯度多孔样品的Tafel斜率最低为129 mV?dec^-1,明显低于均匀多孔电极的Tafel斜率168和211 mV?dec^-1。析氢过程受Volmer步骤控制,尽管镍电极析氢动力学特性得到提升,但并未改变镍电极的析氢机理,所有样品的Tafel斜率均高于120 mV?dec^-1。因此,引入梯度多孔结构可有效降低镍电极材料的析氢过电位,提升析氢性能。本研究为镍电极的结构优化设计及析氢性能的提升,提供了新思路。     

半导体式矿业安全用气体传感器的制备及其应用研究进展

CH4、H2S、NOx、SO2、CO、H2等矿业有毒有害气体是造成矿山安全事故的主要原因之一,直接危害员工的身体健康和企业的财产安全,因此对其提前感知和主动预警对矿业安全具有十分重要的意义.气体传感器是一种能够检测目标气体的种类及浓度,并将其以电信号进行输出的器件,其中半导体式气体传感器具有响应快、灵敏度高、性能稳定、...     

煤矿综掘工作面粉尘防治研究现状及方法进展

对目前国内外煤矿综掘工作面粉尘防治研究的现状与进展进行分析,分别从实验研究、理论分析和数值模拟三个角度阐述了综掘工作面粉尘防治的研究成果,探讨了不同研究方法的关系、存在问题及发展趋势,着重对数值模拟研究方法进行阐述,指出了其发展趋势,以期为煤矿综掘工作面的粉尘防治研究提供参考和指导。