Zr含量对选区激光熔化IN738LC合金裂纹形成及力学性能的影响

选用工业用IN738LC合金粉末在相同打印工艺参数下,系统研究两批次不同Zr含量粉末(分别为0.024％和0.12％,质量分数)打印件在选区激光熔化成形过程中的裂纹密度、分布、形成机理及其对力学性能的影响.结果表明:当原始粉末中Zr含量从0.024％增加到0.12％时,裂纹密度(面积占比)在XOY面由0.15％增加到0...     

激光选区熔化IN718合金的熔池演化过程数值模拟

采用离散元（DEM）与流体体积（VOF）相结合的方法,以IN718粉末的激光选区熔化（SLM）过程为研究对象,通过数值模拟和试验验证,研究了激光功率对熔池尺寸的影响,以及熔池演化和熔道形貌的形成机理。结果表明,随着激光功率增大,熔池尺寸逐渐增大,熔池连续性和尺寸均匀性增强,合适的工艺参数（P=200 W,v=1.5 m/s）会获得最佳熔道形貌;由温度梯度引起的表面张力梯度与蒸气反冲压力共同驱动了熔池的演化和熔道形貌的形成;优化层间旋转角（θ=67°）能够降低熔道两端孔缺陷出现的概率。     

Ti6Al4V的激光选区熔化单道成形数值模拟与实验验证

为研究不同扫描特征参数组合对选区激光熔化(selective laser melting, SLM)表面形貌的影响,以316L不锈钢粉末为例,进行介观尺度的单层双道数值模拟研究.基于离散元法建立单层的粉床数值模型.使用流体体积法对粉床受热部分粉末的熔化过程中的熔化、流动和凝固过程进行计算.考虑激光功率、扫描速度和扫描间距3个扫描特征参数,设计并进行正交试验,从熔道形貌特征和熔道宽度2个方面研究所选扫描特征参数对成形件表面的熔道形貌影响.依据数值模拟中的参数进行实际打印及形貌观察试验,验证数值模拟的有效性.结果表明,在313 ~ 500 J/m的线能量密度和50 ~ 90 μm的扫描间距范围内,可以得到平整连续局部缺陷少的熔道形貌,且该区间内的参数组合依次线性对应;对熔道形貌的完整性影响由大到小依次为扫描速度、扫描间距和激光功率.     

选区激光熔化成形Inconel 738合金裂纹形成机理及各向异性

采用SEM、EBSD、DSC、XRD和万能拉伸试验机等手段,研究了SLM成形过程中Inconel 738合金裂纹形成机理、组织各向异性以及对力学性能的影响。研究表明,Inconel 738合金在SLM成形过程中奥氏体 相中主要析出 相和MC型碳化物,其凝固过程为L→ → +MC→ + +MC;低熔点 + 共晶组织经再次受热液化形成裂纹源,在残余拉应力的作用下扩展形成微裂纹;同时,微裂纹周围的残余应力均匀分布,微裂纹起始附近的晶粒取向差高于未产生微裂纹的位置;此外,XY面上的微裂纹方向垂直于激光扫描方向,XZ面上的微裂纹方向平行于Z轴;SLM成形Inconel 738合金的择优取向与最大温度梯度有关,在XY和XZ面上晶体均表现出强<100>取向;沿XY和XZ方向的SLM成形试样力学性能均高于精铸试样,且XZ方向的强度高于XY方向,而延伸率小于XY方向。     

Inconel 738合金选区激光熔化成形工艺优化及组织性能的研究

采用SEM、EBSD、OM等方法,研究了激光体能量密度E对SLM成形Inconel 738合金致密度、微观组织和显微硬度影响。研究表明：在SLM成形过程中,激光体能量密度E对试样致密度起决定性作用,随着激光体能量密度的增大,致密度呈现先上升后下降的趋势,并且在65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;可以实现最高致密度(99.4％);凝固过程中冷却速率高达2.44&#215;10&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt; K/s,SLM成形Inconel 738合金的组织垂直与打印方向和平行与打印方向有明显的各向异性,平行于打印方向的组织呈“棋盘状”形貌,垂直与打印方向为“鱼鳞状”形貌,层与层之间、不同道次之间的熔池搭接区为晶粒细化的胞晶;显微组织表现出明显的织构,随着激光体能量密度的增大,＜001＞方向的织构逐渐增强;试样的硬度随着激光体能量密度的增大而增大,当硬度值超过65.2 J/mm&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;时,SLM成形Inconel 738合金的硬度值超过精铸试样(410 HV),硬度值在各个面上的分布是定向独立的。     

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316L扫描特征参数对表面形貌影响

为研究不同扫描特征参数组合对选区激光熔化(selective laser melting,SLM)表面形貌的影响,以316L不锈钢粉末为例,进行介观尺度的单层双道数值模拟研究.基于离散元法建立单层的粉床数值模型.使用流体体积法对粉床受热部分粉末的熔化过程中的熔化、流动和凝固过程进行计算.考虑激光功率、扫描速度和扫描间距3个扫描特征参数,设计并进行正交试验,从熔道形貌特征和熔道宽度2个方面研究所选扫描特征参数对成形件表面的熔道形貌影响.依据数值模拟中的参数进行实际打印及形貌观察试验,验证数值模拟的有效性.结果表明,在313～500 J/m的线能量密度和50～90μm的扫描间距范围内,可以得到平整连续局部缺陷少的熔道形貌,且该区间内的参数组合依次线性对应;对熔道形貌的完整性影响由大到小依次为扫描速度、扫描间距和激光功率.     

选区激光熔化成形TiC/Inconel 718复合材料热物理机制研究

建立了TiC/Inconel 718复合材料体系选区激光熔化三维有限元模型,在考虑了相变潜热,热传导/对流/辐射多重传热机制和随温度变化的热物性参数条件下,使用ANSYS二次开发语言APDL实现了高斯激光热源的移动,并利用“生死单元”完成了多层多道的能量加载。研究表明：温度变化率与工艺参数 (激光功率和扫描速度) 存在正对应关系,最高可达7.03×106 °C/s。当扫描速度过快 (300 mm/s) 或激光功率过低 (50 W) 时,获得的熔池温度低 (1991 °C),液相存在时间过短 (0.29 ms),而且液相量少,粘度大,不利于液相金属在粉末间隙中的铺展和润湿,易于在制件中形成不规则孔洞,增加制件孔隙率;在优化的工艺参数下：P = 100 W, v = 100 mm/s,重熔深度 (15.1 μm)、重熔宽度 (35.0 μm)、液相存在时间 (1.2 ms)、熔池最高温度 (2204 °C) 和温度变化率均较为合适,易于获得冶金结合良好的SLM制件。对TiC/Inconel 718混合粉末进行了选区激光熔化实验,验证了模拟结果的正确性。     

Al-Mg-Li合金选区激光熔化成形及热处理工艺

设计并制备了多种不同成分的铝锂合金粉末,对其进行了选区激光熔化(SLM)成形,选取高致密、无裂纹的自研铝镁锂合金成形零件进行了热处理工艺研究。结果表明,第三代Al-Li-Cu系铝锂合金在选区激光熔化成形快速凝固过程中极易产生微裂纹,第二代Al-Li-Mg系合金较为适合选区激光熔化成形,能够得到高致密、无裂纹的成形样件;选区激光熔化成形铝镁锂合金在200℃进行时效热处理,强化相主要为δ′相,时效48 h达到峰时效状态,继续延长时效时间,其力学性能有所下降。     

电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状

电子束选区熔化成型件经历了复杂热历史,从而产生多尺度微观结构,热历史数据对于分析微观组织形成有重大作用。复杂的微熔池冶金行为导致温度-时间-空间数据难以通过实验手段获得,数值模拟技术作为一种新的技术手段,为解决该问题提供了新思路。本文从温度场数学理论基础、仿真流程、热-力耦合模拟、熔池热力学模拟、及热缺陷机制几个方面综述了电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状,对电子束选区熔化热行为数值模拟存在的挑战和未来前景展开了论述。     

Tensile strengthening in the nickel-base superalloy IN738LC

The tensile properties of superalloy IN738LC with different precipitate microstructures are evaluated at room temperature, 650 °C, 750 °C, and 85 °C at two different strain rates. The properties can be presented in two groups based on the comparable closeness of the values obtained—those of microstructures C and M, with coarse and medium size precipitates, and those of microstructures F and D, with fine and duplex size (medium + fine) precipitates. Preferred orientations, lattice parameters, and metallography are used to characterize the microstructure and tensile testing to determine the yield strength, tensile strength, and strain hardening coefficients. An anomalous increase in yield strength is observed, which occurs at temperatures about 100 °C higher with higher strain rate than with lower strain rate applied. The experimental results show that the yield strength is influenced by preferred orientations and precipitate size, while the tensile strength is effected by the size and morphology of precipitates.     

Microstructural characterization of a Pt-aluminide coated IN738LC

In this paper, the microstructural and chemical characterization of the IN738LC superalloy, coated with a Pt-Cr modified aluminide coating, is presented. The effects of aging in air at 850 °C on superalloy and coating microstructures were investigated. The growth of γ′ precipitates in IN738LC follows the Wagner-Lifshits model. The positive effect of Pt in preventing refractory element diffusion into the outer coating is not influenced by the aging. A moderate precipitation of TCP phases has been noted at the coating-superalloy interface.     

钨选区激光熔化应力场的数值模拟

建立了将随温度变化的材料参数特性和相变潜热考虑在内,用“生死单元”技术模拟铺粉过程的钨选区激光熔化热力耦合有限元模型,模拟了选区激光熔化过程中成形件的温度场和应力场,探究了不同基板预热温度和不同支撑结构对成形件残余应力的影响。模拟结果表明,金属钨在选区激光熔化过程中经历多次加热、冷却过程,温度分布不均匀。基板预热和施加支撑结构均能减小成形件的残余应力,当基板预热温度为1273.15K时,成形件中间节点残余应力减小118.99MPa,减小幅度为9.96%;当采用四层网格支撑结构时,成形件中间节点残余应力减小413.33MPa,减小幅度为34.61%。     

Achieving Superior Strength and Ductility of AlSi10Mg Alloy Fabricated by Selective Laser Melting with Large Laser Power and High Scanning Speed

AlSi10Mg alloy was prepared by selected laser melting(SLM) in a high laser power range 300–400 W. The effects of energy density on the relative density, microstructure and mechanical properties of the SLMed AlSi10Mg alloy were studied. The results showed that the SLMed AlSi10Mg alloy fabricated at a laser power of 400 W and a scanning speed of 1800 mm/s had a relative density of 99.4%, a hardness of 147.8 HV, a tensile strength of 471.3 MPa, a yield strength of 307.1 MPa, and an elongation of 9....     

选区激光熔化成形AlSiMg3合金

基于选区激光熔化（SLM）技术熔体快速冷却的特点,通过提高Al-Si-Mg合金中Mg的含量,设计获得SLM技术专用AlSiMg3合金。系统研究了不同工艺参数和时效处理条件对SLM成形AlSiMg3合金组织和硬度的影响。结果表明,SLM成形样品均由α-Al、Si和Mg2Si相构成。高激光能量密度有利于增加粉末样品的成形性,当激光功率为160 W,扫描速度为200 mm/s时,样品具有最低孔隙率0.07%。随着激光扫描速度的增加,样品中富Si组织的比例逐渐升高,Mg元素在α-Al中固溶量逐渐增大,使得SLM成形样品的硬度逐渐升高,最大值为194±3 HV。样品经150 ℃时效处理后,由于α-Al内部纳米颗粒的析出,导致样品硬度增大,最大值为210±2 HV,远高于现有报道的SLM成形Al-Si和Al-Si-Mg铝合金。本研究报道了成形性和力学性能优异的SLM专用Al-Si-Mg合金。     

选择性激光烧结金属粉末瞬态温度场模拟

局部输入的集中移动热源造成了选择性激光烧结过程中温度场分布不均衡且不稳定,因此研究其温度场对掌握烧结过程中温度动态分布规律具有重要意义。在考虑了热传导、热辐射和热对流,材料的非线性热物性参数和相变潜热的作用下,建立了水雾化Fe多道烧结的三维有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现移动的高斯热源的加载。模拟结果表明:激光烧结过程中,在光斑中心前端存在着较大的温度梯度;光斑中心的温度高于金属粉末的熔点,烧结过程存在液相;粉床内部温度场在深度方向呈漏斗状阶梯分布,随烧结深度的增加,粉床内部的温度和温度梯度迅速衰减;同一烧结道各点的最高温度相对稳定,但随着烧结道的增加,各点最高温度都有小幅度增加的趋势,这是温度累加的结果。