激光选区熔化WC 12Co复合材料温度场模拟研究北大核心CSCD

为提高激光选区熔化WC 12Co硬质复合材料的成形质量,采用有限元仿真软件Ansys 2021R1对SLM成形WC 12Co硬质复合材料过程的温度场进行数值模拟仿真研究,研究成形温度场的温度分布和成形工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距和基板预热温度)对温度场的影响,为优化WC 12Co硬质复合材料成形提供试验依据。结果表明:激光功率增大,成形区域温度增大,位置点3的峰值温度从3507.47℃增大至3837.52℃;激光扫描速度增大,成形区域温度降低,位置点5的峰值温度从3592℃下降至2897℃,峰值温度下降695℃;扫描间距的增加使各扫描区域的温度有所降低,位置点3的峰值温度从3330℃逐渐降低至3123℃。在同一成形工艺参数下,激光扫描前一路径对后一路径有预热作用,随着扫描路径的增加,成形区域的温度呈现逐渐上升趋势。基板预热至120℃能够提高熔池的内部温度,减小成形件之间的温度差异,缩小温度梯度差。当激光功率增大时,熔池的宽度和深度随之增大;当激光扫描速度增大时,熔池的宽度先增大后减小,熔池的深度线性反向减小;当扫描间距增大时,熔池的宽度和深度均减小。模拟获得的温度场仿真结论能够大致反映成形试样的表面质量和合金粉末的熔化状态随成形工艺参数变化的趋势。     

选区激光熔化成形TC4钛合金力学性能及其工艺关联性EI北大核心CSCD

增材制造技术可实现复杂结构的无模具,快速、近净成形,高致密度。为保证零件的成形质量,建立金属增材制造技术工艺参数—微观结构—宏观力学性能的关联机制十分关键。采用选区激光熔化技术(SLM)制备四种不同工艺参数组合的Ti-6Al-4V合金(又称TC4),对比和讨论试件微观形貌。通过单轴拉伸试验从宏观角度研究准静态条件下材料本构行为,并确定流动应力和应变极限等关键力学性能参数,通过纳米压痕试验从微观角度研究0.01/s和0.10/s压痕应变率下材料荷载-位移曲线,并基于连续刚度法获取材料弹性模量和硬度。最后通过引入约束因子和位错密度,结合单轴拉伸和纳米压痕试验所得的力学性能,讨论SLM成形过程中激光能量输入密度对TC4材料宏观力学性能的影响规律。通过开展工艺参数与力学性能的相关性分析,从更具统计意义的角度阐明SLM工艺参数—微观结构—宏观力学性能的关联机制,进而更加有效地确定可用于调控SLM成形TC4材料宏观力学性能的工艺参数优化组合。研究结果可为提升TC4材料力学性能的SLM成形工艺参数提供指导。     

选区激光熔化过程金属微熔池传热研究

采用数值模拟方法,针对选区激光熔化过程中激光熔化不锈钢粉末形成微熔池的过程,研究了激光功率、光斑直径及加热时间对材料熔化速度、温度场、微熔池尺寸大小的影响.结果表明,增大激光功率和热流密度可有效促进材料的熔化和传热,大尺寸光斑直径的激光形成的温度场和熔池宽而浅,小尺寸的光斑直径形成的温度场和熔池窄而深.比较多组数据得出...     

选区激光熔化成形高温合金裂纹研究进展

选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)具有高温度梯度、高冷却速度的工艺特点,成形涉及复杂的理化过程,对于组分比较复杂的高温合金,开裂是普遍存在的现象,已成为制约SLM成形高温合金工业应用的瓶颈问题。本文对SLM成形高温合金的裂纹类型、影响因素及控制方法等进行了综述,分析了当前研究存在的问题,对后续的研究热点进行了展望。以期对SLM成形高温合金开裂机理、裂纹消除的研究提供一定的参考。     

选区激光熔化成形控制系统设计

为有效推进选区激光熔化成形技术的推广与应用,在功能需求分析基础上,结合.NET C#和FreeCAD平台,提出一种选区激光熔化成形控制系统软件设计。该系统以开源几何模型软件Free CAD+Visual Studio.NET(C#)2010为平台,设计了标准的CAD几何对象管理数据结构,具有CAD/CAM三维零件实体模型数据处理模块和良好的人机交互功能模块。股骨假体零件的加工试验结果表明,所提出的选区激光熔化成形控制系统运行良好,具有较好的成形工艺精度。     

激光选区熔化成形Cu-Al-Mn-La形状记忆合金

采用激光选区熔化技术成形Cu-Al-Mn-La合金,成形过程中合金粉末逐层叠加并经历快速熔化凝固的过程,使得合金的组织与铸造中不同,性能得到了改善。通过对微观组织分析,试样在熔敷道中心至边界依次分布着细晶区、过渡区和等轴晶区,同时存在马氏体结构;物相分析可知试样中含有β1母相和马氏体相,纳米压痕分析显示试样的纳米硬度为(4.33±0.17)GPa,杨氏模量为(122±8)GPa。     

粉末粒径对AlSi10Mg合金选区激光熔化成形的影响EI北大核心CSCD

通过模拟仿真与实验结合研究粉末粒径对选区激光熔化(SLM)可加工性的影响。以3种粒径AlSi10Mg粉末为对象,基于离散元和流体力学数值模拟方法研究SLM铺粉和粉末熔化/凝固介观行为,并对成形样品进行宏观成形质量检测。结果表明,铺粉过程中,粒径小于20μm的粉末剧烈团聚形成大量空隙,粒径大于53μm粉末易形成少量大的空隙,中等粒径粉末床相对密度比细粒径和大粒径分别高7.69%和3.17%。单层粉末床熔融时,铺粉质量不均匀,细粒径与粗粒径熔道不规则。但经历多层熔化后,细粒径熔道缺陷部分缓解。随着粒径的增加,熔道表面平整度下降,细粒径粉末样品存在较多孔隙,粗粒径粉末存在少量未熔合缺陷。中等粒径粉末SLM可加工性最好,样品相对密度达到99.8%,比细粒径和粗粒径分别高1.4%和0.4%。     

激光选区熔化成形含锆Al-Cu-Mg合金的显微组织与力学性能EI北大核心CSCD

采用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备含锆Al-Cu-Mg合金,通过SEM、EBSD、TEM、拉伸实验等方法研究沉积态和热处理态试样的显微组织与力学性能。结果表明:当激光能量密度为370 J/mm^(3)时,试样的致密度最高。原位生成Al_(3)Zr使试样的平均晶粒尺寸细化为1.28μm,消除了SLM成形Al-Cu-Mg合金中的热裂纹。尺寸为50~300 nm的Al_(3)Zr亚稳态相(L1_(2)-Al_(3)Zr)分布于基体,L1_(2)-Al_(3)Zr可充当α(Al)非均匀形核的有效衬底,与α(Al)晶面的错配度低,也能阻碍晶界迁移,抑制晶粒长大。工艺优化后,沉积态试样的室温抗拉强度为(369±9) MPa,伸长率为(12.4±0.6)%;T6热处理后,试样的抗拉强度提升至(485±10) MPa,伸长率略降为(11.2±0.5)%。细晶强化和弥散强化分别主导了沉积态和热处理态试样的强度提升。     

选区激光熔化成形铝合金材料体系研究进展

铝合金是工业生产中运用最为广泛的金属材料,高比强度、良好的耐蚀性使其适用于生产各种复杂结构件。选区激光熔化技术不仅具有定制化成形能力,高加工精度与短生产周期也可大幅推进铝合金构件的成形与应用。本文介绍了近年来选区激光熔化铝合金的研究进展,简述了选区激光熔化技术所生产铝合金的工艺缺陷及形成机理,聚焦于不同合金的组织演变和力学性能,着重分析不同合金体系下元素对微观形貌的影响及强化效应。针对选区激光熔化铝合金的应用现状与存在壁垒,指出实现普及的关键在于通过成分设计实现成形性能与力学性能的平衡。     

激光选区熔化成形不锈钢板材内部缺陷无损检测可靠性分析北大核心CSCD

为验证不同无损检测方法对激光选区熔化(SLM)成形不锈钢材料内部缺陷检测的适应性,分别采用X射线数字成像检测(DR)、工业计算机层析成像检测(CT)、相控阵超声检测(PAUT)和超声检测(UT)等对SLM成形不锈钢梯形板(厚度为11~20 mm)开展检测。实验结果表明:CT的灵敏度最高,能够检测出15.58μm的内部自然孔隙缺陷,达到了10μm级;PA及直接接触法UT可以检测出毫米级的面积型缺陷;DR对SLM不锈钢梯形板面积型缺陷不敏感。另外,水浸法UT结果表明,通过提升探头频率来提高UT的灵敏度是比较有限的,探头频率超过10 MHz即难以实施有效检测。金相分析结果验证了CT、PA和UT的可靠性,SLM不锈钢梯形板中存在直径为Φ20~Φ100μm的单独气孔和裂纹缺陷,同时也存在局部区域1 mm左右的密集型缺陷。     

金属粉末选区激光熔化球化现象研究

球化现象是选区激光熔化(SLM)成形中的常见缺陷,是影响零件致密度及力学性能的关键因素之一。目前,国内外对SLM成形方面还处于初步阶段,对SLM成形中球化的成形理论、成形过程及控制方法研究还不够深入。本文从金属液与固体表面的润湿性问题和SLM成形中液滴飞溅两个方面阐述了球化的成形理论;从激光熔化金属粉末是否穿透粉层的角度分析了球化的成形过程;从氧含量和金属粉末熔化量等方面提出了球化的控制方法。     

间接选择性激光烧结与选择性激光熔化对比研究

采用选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）和选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）工艺，分别进行了铁基合金粉末的快速成形试验，对比分析了SLS与SLM成形机理、相应的工艺参数以及它们对测试件成形过程、金相组织与力学性能的影响。结果表明：由于成形机理不同，相对于SLS技术，采用SLM能够制造高致密度、组织均匀、力学性能良好的金属零件，但容易出现翘曲变形、裂纹与球化现象。通过制定合适的材料与工艺参数能够避免上述缺陷。     

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。     

选区激光熔化3D打印钛基复合材料研究进展

选区激光熔化(SLM)3D打印技术是近年来快速发展的金属增材制造技术,因其可设计性、快速净成形复杂构件、高表面质量等优势,拥有广泛应用前景。基于SLM工艺制造的钛基复合材料通常可得到纳米级陶瓷增强相,获得比钛合金更优异的性能,成形构件力学性能优于铸件锻件水平。本文综述了近年来基于SLM工艺制备钛基复合材料的发展现状,以陶瓷增强体的选择为切入点,阐述其典型微观组织特征及演化规律,探讨其性能表现,分析其特有的强化机制,并在此基础上,对未来尚需解决的关键性学术问题和发展方向进行了展望。     

Tailoring Selective Laser Melting Process Parameters for NiTi Implants

Complex-shaped NiTi constructions become more and more essential for biomedical applications especially for dental or cranio-maxillofacial implants. The additive manufacturing method of selective laser melting allows realizing complex-shaped elements with predefined porosity and three-dimensional micro-architecture directly out of the design data. We demonstrate that the intentional modification of the applied energy during the SLM-process allows tailoring the transformation temperatures of NiTi entities within the entire construction. Differential scanning calorimetry, x-ray diffraction, and metallographic analysis were employed for the thermal and structural characterizations. In particular, the phase transformation temperatures, the related crystallographic phases, and the formed microstructures of SLM constructions were determined for a series of SLM-processing parameters. The SLM-NiTi exhibits pseudoelastic behavior. In this manner, the properties of NiTi implants can be tailored to build smart implants with pre-defined micro-architecture and advanced performance.     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

Manufacturing by combining Selective Laser Melting and Selective Laser Erosion/laser re-melting

This study presents an experimental investigation to improve Selective Laser Melting (SLM) regarding aspects such as surface roughness, density, precision and micro machining capability by employing secondary processes such as Selective Laser Erosion (SLE) and laser re-melting. SLM is a layered additive manufacturing technique for the direct fabrication of functional parts by fusing together metal powder particles. Laser re-melting, applied after each layer or only on the top surfaces, is used to improve the roughness and density while SLE, a subtractive process, is combined with SLM to improve the precision and micro machining capability.     

Selective Laser Melting Process of Fe-Ni Metal Powder

The density of the SLM forming parts is investigated to determine the good technological parameters of SLM at the same time obtain the dense parts. In the SLM experiment, material used is Fe-Ni metal powder, the good technological parameters of SLM are determined by analyzing the effect of the laser electric current, the laser pulse width, the pulse of laser light frequency, the scan speed, the scan interval, push powder thickness and the scanning way on the single channel scanning, the single-layer scannin...     

选择性激光熔化快速成形技术与装备

介绍了华中科技大学基于粉末材料选择性激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术的一些最新研究成果,主要包括设备与软件,以及该技术的主要应用领域.由于SLM成形过程是一个复杂的物理化学冶金过程,金属粉末熔化快,熔池存在时间短,凝固成形时存在较大的温度梯度与热应力,液态金属表面张力大,因而容易产生翘曲变形、裂纹与球化现象三个国际性难题,针对这些难题,提出了相应的研究方案.     

选择性激光熔化快速成形技术与装备

介绍了华中科技大学基于粉末材料选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）成形技术的一些最新研究成果，主要包括设备与软件，以及该技术的主要应用领域。由于SLM成形过程是一个复杂的物理化学冶金过程，金属粉末熔化快，熔池存在时间短，凝固成形时存在较大的温度梯度与热应力，液态金属表面张力大，因而容易产生翘曲变形、裂纹与球化现象三个国际性难题，针对这些难题，提出了相应的研究方案。