粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

3D打印聚合物纳米复合材料的研究进展

相对于传统制造方法如挤出成型、模压成型等,3D打印技术不仅能够快速成型结构复杂且精细的产品,而且还可以根据不同功能、性能需求选择不同材料进行快速制造.凭借这一优势,3D打印越来越受到人们的重视,越来越多的3D打印产品被应用到人们的生活、学习和工作中.在众多3D打印材料中,聚合物材料(如热固性和热塑性聚合物等)的占比大、应用广,大到房屋内饰、小到微/纳米电子设备都可以通过3D打印聚合物材料来实现.然而,相比于传统方法制造的聚合物材料,3D打印聚合物材料强度低、打印层之间界面结合差,所以目前3D打印聚合物材料主要用于模型和非结构材料.为提高3D打印聚合物材料的强度,纳米材料(如纤维素纳米晶)常被用作增强体与聚合物材料混合打印,以此制备高强、多功能的3D打印纳米复合材料.纤维素纳米晶来源广泛、价格低廉、可再生、强度高,是一种十分理想的天然纳米增强材料.因此,近年来纤维素纳米晶在3D打印聚合物纳米复合材料中的应用受到广泛关注.除研究纳米材料对3D打印聚合物材料性能的影响外,研究者们还从纳米材料改性和新型纳米材料的研发等方面不断进行尝试,在提高3D打印聚合物纳米复合材料强度的同时赋予其更多的功能性,并取得了丰硕的成果.此外,借助光固化3D打印和聚合物熔融沉积成型两项基本原理相近、成型机理不同的3D打印技术,研究者们从打印纳米复合材料的结构、性能及功能出发,分别研究不同打印技术实现材料"结构-性能-功能"的可能性和可行性,为3D打印聚合物纳米复合材料的拓展应用提供了可靠依据.本文在简述3D打印技术的基础上,重点阐述常用于热固性和热塑性聚合物3D打印技术的基本原理和特点;着重分析两项不同3D打印技术在聚合物纳米复合材料领域的应用情况,总结3D打印聚合物纳米复合材料的性能特征和应用范围,以期为3D打印纳米复合材料的广泛应用奠定基础.     

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心

正中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、铝合金、高强钢、不锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。中心由3D打印粉末研究部、工艺研究部、设备设计与集成研究部、无损检测研究部、力学性能研究     

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心EI北大核心CSCD

中航工业北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、销合金、高强钢、小锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。     

中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心

<正>中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、铝合金、高强钢、不锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。     

中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心

<正>中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心成立于2013年,旨在推动3D打印技术在航空、航天、生物医学等领域的快速应用,是先进航空材料3D打印技术研究的专业化机构。中心由高温合金、铝合金、钛合金、功能材料、生物医学制品、焊接、热处理、表面、物理冶金、无损检测、失效分析、力学性能测试等专业组成,涉及高温合金、钛合金、铝合金、高强钢、不锈钢、金属间化合物、陶瓷及陶瓷基复合材料等应用技术领域。中心由3D打印粉末研究部、工艺研究部、设备设计与集成研究部、无损检测研究部、力学性能研究     

增材制造高性能聚合物及其应用研究进展

增材制造(AM),通俗称作3D打印,由于其"控形控性"的优点,已在航空航天、光电工程、微电子等领域受到广泛关注和迅速发展.在各领域的实际应用中,开发3D打印材料是直接决定其应用和发展的关键.因此,本文就目前高性能聚合物3D打印材料及先进智造技术进行综述,重点介绍聚合物3D打印技术、3D打印高性能聚合物材料及其相关应用,...     

木质素基复合材料的直写式3D打印及其功能应用

作为自然界最丰富的可再生芳香族生物质资源,木质素近年来在能源、环境、医学等领域受到广泛关注。其中,采用3D打印技术构建具有特定结构和功能的木质素基复合材料是提升木质素附加值的重要途径之一,同时可有效避免木质素化学结构复杂多变、多分散性高、刚性大等在传统材料制备过程中带来的负面影响。本文围绕木质素基复合材料的直写式3D打印,重点综述了近年来木质素基复合材料在直写式3D打印方面的研究成果与进展。首先介绍了木质素的结构特性及直写式3D打印技术;然后系统总结了木质素流变学特性与其打印性能之间的构-效关系;最后讨论了3D打印的木质素基复合材料在能源、环境等领域的应用现状及其面临的挑战,并展望了木质素基复合材料在直写式3D打印方面的发展方向。     

生物医用材料的3D打印技术与发展

近年来,由于3D打印技术的迅猛发展,有关3D打印技术的应用受到科学界广泛关注,特别是生物医学领域。3D打印材料的瓶颈制约着3D打印技术的发展,特别是用于生物医学领域的打印材料,只有非常局限的几种,但是研究可打印生物医用材料意义重大,经济效益显著。简述了3D打印技术在生物医学工程上的应用。重点综述了用于3D打印的生物医用材料,主要涉及金属、陶瓷、高聚物、复合材料以及生物墨水等,并且阐述了3D打印材料的发展前景。     

3D打印技术研究现状和关键技术EI北大核心CSCD

本文首先简要介绍了3D打印技术的基本原理及分类,然后重点介绍了有关金属材料3D打印的几种方法:电子束熔化成形(EBM)、激光选区熔化成形(SLM)、激光快速成形技术(LDMD)。简述了金属材料3D打印的应用领域及国内外发展情况及研究现状。文章最后结合国内外金属材料3D打印的研究现状,指出金属材料3D打印需要在打印用粉末、金属3D打印设备、3D打印零件无损检测方法、3D打印零件的失效行为和寿命预测等方面进行重点研究,并建立3D打印零件的无损检测标准规范以及3D打印材料全面力学性能数据库。     

Self-propagating high-temperature synthesis of titanium borides

The application of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) to prepare a few borides of titanium was investigated. Using the plane wave propagation mode, the synthesis of titanium borides in the cold-pressed cylindrical specimens of the component powder mixtures was effected and was studied as a function of boron content in the initial mix and the specimen size. SHS reaction in compacts having diam. of 6 mm or less and high bulk density could not be initiated and/or sustained and was considered to be a result of rapid heat dissipation.     

Fatigue crack initiation in alpha-beta titanium alloys

Fatigue crack initiation constitutes that part of total life, which includes the nucleation life, N_n, of an initial crack-like-discontinuity (CLD) and the growth life, N_s, of the CLD to an observable size called an initiated crack. This sequence dominates the total fatigue life of defect-free alpha-beta titanlum alloys. The mechanisms of CLD formation and its growth to the initiated crack at room temperature are reviewed in light of controlling microstructure and other metallurgical features. Recommendations are made for improving fatigue crack initiation resistance with consideration to practical limitations.     

钙热还原法制备钛粉过程的研究

以颜料级TiO2、分析纯无水CaCl2和金属钙为原料,探索一种真空钙热还原制备金属钛粉的新方法,并借助XRD,SEM/EDS等设备对产物成分和钛粉进行表征。结果表明,添加的CaCl2可有效地减弱烧结影响并增大了气-固反应界面有助于还原反应。当CaCl2与TiO2比例为1∶4时,片状原料在1000℃下和钙蒸气充分反应6h,还原产物酸洗干燥后制备出低杂质含量的钛粉。粒度分布在10～20μm之间,粉末颗粒呈不规则形状,分布均匀且无大块团聚现象。     

Cavitational damage of titanium in molten lead

Cavitation erosion of pure titanium metal in molten lead was measured at temperatures varying between 350 and 800°C. Magnetostrictive transducer was used to generate ultrasonic waves at frequency 200 kHz and driving amplitude of 4 μm. The results showed an increase in the weight loss of titanium with increase in both temperature and cavitation noise level. The starting temperature for dissolving titanium in lead changed from 725° at normal conditions, to 600°C when ultrasonic field was applied.     

多孔氧化钛储氢的研究

采用配体辅助模板法,以异丙醇钛为前体,使用不同碳链长度的烷基胺为模板剂来制备一系列不同比表面积和孔容的多孔氧化钛材料。采用X射线衍射,氮气吸附实验,透射电镜对所制取材料进行表征,并在77K的条件下测量所制取材料的储氢性能。结果表明,在材料中拥有最大比表面积的材料具有最高的储氢量,在77K和65大气压的条件下其重量和体积储氢量分别为3.92wt%和21.48kg/m3。     

医用钛金属材料表面改性研究

由于具有优良的力学、生物学、安全性等性能，钛及其合金被日益广泛的应用于人体硬组织的修复、替换。然而其表面硬度低、耐磨性差、生物惰性等是作为医用材料不容忽视的问题，为了改善这些性能，需要对钛合金表面进行改性处理。综合评述了多种表面处理技术的优点，指出对多种表面处理技术进行综合应用是今后的研究方向。     

钛合金激光表面熔覆的研究与进展

钛合金具有优异的高比强,良好的抗腐蚀、蠕变、疲劳和韧性,但其表面抗磨性能差,不能作为机械零件使用,大大限制了其性能潜力的发挥.为提高钛合金的表面性能,激光熔覆技术在钛合金表面上进行了相关的研究,获得了陶瓷相增强的高硬度金属基体复合涂层,为钛合金在机械零件上的应用提供了理论基础.本文综述了近几年来钛合金激光熔覆技术的状况,存在的问题,提出进一步研究的方向.     

介孔TiO2可见光改性研究

介孔TiO2作为催化剂降解污水中有机污染物颇有发展前景,目前主要的研究工作是使TiO2的光响应波长由紫外光向可见光发展.系统介绍了TiO2的光催化降解有机污染物的原理及掺杂改性机理,并指出光催化领域现今存在的问题以及发展趋势.     

钛基钎料的活性及理化性能对比研究

对两种钛基钎料非晶态箔带的氧化行为、钎焊接头性能及非晶箔带成型性能等方面进行对比研究 .研究结果对钛基钎料的选择与成分设计有一定帮助 .     

纯钛表面微弧氧化膜纳米压入法研究

微弧氧化是一项较新的等离子体化学-电化学成膜技术，硬度和弹性模量是膜的基本微区力学性能。采用交流微弧氧化方法的铝酸盐溶液中在TA2纯钛表面制备出较厚的氧化膜，利用纳米压入法测定了膜的硬度和弹性膜量，并探讨了微弧放电对氧化膜相组成和性能的影响。研究结果表明：膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律，从膜表层到膜内部，硬度和弹性模量逐渐增加，并在内层膜达到最大值，分别为9.78GPa和176GPa，比钛基体高的多；膜不同浓度处TiO2金红石和TiAl2O5相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量的分布。