难熔高熵合金激光增材制造的发展：材料性能与制造工艺调控技术（特邀）

难熔高熵合金具有超越传统合金的优异性能,强度和硬度更高,高温性能和耐蚀性更优异,在航空航天、核工程、武器装备等领域具有广阔的应用前景。难熔高熵合金发展面临着两个难点：常规真空电弧熔炼方法制备的难熔高熵合金存在成分偏析严重、研发周期冗长、材料尺寸受限等难题;难熔高熵合金的硬度很高,难以实现复杂结构的成形和加工。因此,现有的冶金、成形、加工等技术面临挑战。通过激光增材制造实现材料与结构一体化成形是突破现有问题的发展方向,国内外学者在此方面进行了大量探索。本文对难熔高熵合金激光增材制造的发展现状进行了综述与分析,介绍了难熔高熵合金复杂构件从材料到制造的研究进展,阐述了高熵合金的研发途径、增材成形工艺和缺陷调控、难熔高熵合金在不同温度下的力学性能,以及增材制造工艺面临的挑战和取得的进展,最后总结了难熔高熵合金增材制造未来的应用方向和发展趋势。     

航空航天高性能金属材料构件激光增材制造

激光增材制造技术是当今世界科技强国竞相发展的一项关键核心技术,为航空航天等领域高性能金属构件的设计与制造开辟了新的工艺技术途径。航空航天金属构件兼具轻量化、难加工、高性能等特征,对激光增材制造的材料设计、结构优化、工艺调控及性能和应用评价等均提出了严峻挑战。针对航空航天领域三类典型应用材料(即铝、钛、镍基合金及其金属基复合材料)、四类典型结构(大型金属结构、复杂整体结构、轻量化点阵结构、多功能仿生结构等),阐述了近年来国内外在面向激光增材制造的新材料制备、新结构设计、增材制造形性调控、高性能/多功能构件制造及航空航天应用等方面的研究进展,提出了高性能金属构件激光增材制造的宏/微观跨尺度形性协调机制,并就激光增材制造技术在材料-结构-工艺-性能一体化方向的研究及发展作一点思考与展望。     

增材制造马氏体时效钢的研究进展

综述了增材制造马氏体时效钢的研究进展,包括增材制造工艺和后处理对力学性能和微观组织的影响以及异质结构马氏体时效钢和梯度结构马氏体时效钢的力学性能和组织结构特点。此外,还总结了增材制造马氏体钢的合金成分、主要作用及其设计思路,分析了合金成分对马氏体时效钢的力学性能和微观组织的影响,着重讨论了复合颗粒增强相在增材制造马氏体时效钢中的强化效果与强化机制。介绍了增材制造马氏体时效钢在随形冷却模具、激光熔覆修复技术和表面涂层或表面改性等领域中的应用,并对增材制造马氏体时效钢在未来的发展方向进行了展望。     

非晶合金激光制造技术研究进展

非晶合金材料具有独特、优异的性能,一直受到科技界的高度关注。随着高端装备制造领域的发展以及关键器件需求的增加,应用激光制造技术进行块体非晶合金构件成形、材料表面非晶强化与微细加工的研究备受关注。本文通过综合国内外文献资料,对非晶合金激光制造技术领域的有关研究状况进行了全面总结,分别介绍了非晶合金激光增材制造、非晶合金激光焊接、激光表面非晶化、激光熔覆非晶涂层和非晶合金激光烧蚀加工等方法与技术,阐述了相关技术的原理、研究现状、应用领域及发展趋势,最后对非晶合金激光制造技术进行了总结与展望。     

面向激光增材制造的轻量化设计及适航分析

激光增材制造作为推进制造业迅猛发展的关键技术之一，极高的成形自由度使其在航空航天等重大装备领域发挥着重要的作用。随着碳中和、碳达峰理念的普及，绿色制造技术的发展程度决定着该行业在未来的国际竞争力，激光增材制造技术作为典型的绿色制造技术，可以极大程度上提高材料的利用率。提出面向增材制造材料许用值及设计值开发的适航分析思路，阐述基于轻量化设计的激光增材技术的发展及应用现状，分析激光增材制造技术在民航领域发展存在的挑战，为基于激光增材制造的轻量化设计技术在民航领域的发展提供一点思路。     

CoCrMo合金激光选区熔化成型工艺及其性能研究

对CoCrMo合金激光选区熔化(SLM)直接制造成型工艺进行了研究,以便探索使用CoCrMo材料的个性化医用产品的更优化工艺。使用华南理工大学自主研发的Di-Metal100型SLM设备,在使用满足ASTM F75要求的CoCrMo合金进行SLM增材制造过程中,对激光功率、扫描速度、扫描间距3个关键工艺参数进行了工艺验证与分析,以便获得高致密度成型工艺参数,并对此工艺参数下成型件的性能进行测试。结果显示,在激光功率为170W,扫描间距为0.08mm,扫描速度为500mm/s时获得致密度为99.02%,此时CoCrMo合金SLM直接制造样件的抗拉强度、屈服强度σ0.2以及洛氏硬度均高于ASTM F75铸造标准,延伸率略低。通过对CoCrMo合金SLM增才制造工艺的优化,可以制造出性能上能够满足医用产品指标的CoCrMo合金个性化医用产品,从而为CoCrMo合金SLM个性化直接制造应用提供重要参考。     

大物性差异多材料激光增材制造界面研究进展（特邀）

随着多材料激光增材制造科学与技术的不断进步,一体化制备极端使役性能的大物性差异材料与元件成为可能。但大物性差异多材料增材制造成形界面问题尤为突出。根据大物性差异多材料激光增材制造成形的进展,笔者聚焦大物性差异材料的界面问题和界面优化方法,分别以激光吸收率差异、热物性差异、界面生成脆性相分类阐述界面问题,同时在工艺优化、功能梯度设计、复合制造三个方面对界面优化方法进行总结,为实现大物性差异材料的高质量成形提供参考。同时,阐述了大物性差异多材料激光增材制造建模与仿真研究进展,以期通过宏观和介观尺度模拟指导大物性差异材料的激光增材制造成形参数优化。最后对多材料激光增材制造大物性差异材料的应用和共性科学问题及技术挑战进行了展望与思考。     

激光选区熔化在医学领域应用前景广阔

<正>3D打印实际上是数字化、网络化、定制化、个性化的制造技术。3D打印的学术名称叫增材制造,英文Additive Manufacturing。广义的3D打印是增材制造的统称,狭义的3D打印是指三维喷射工艺。目前,广义上的3D打印工艺分为:立体光刻、分层制造、熔化沉积制模、三维印刷、激光立体成型、激光选区烧结、激光选区熔化等。3D打印金属零件华南理工大学主要研究的领域是激光选区熔化,即用激光选区熔化制作精     

大能量高重频脉冲激光智能清洗技术与装备(特邀)

高效、高质清洗是激光清洗的主要发展方向,也是实现激光清洗大规模工业应用的关键。国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项“大能量高重频脉冲激光智能清洗技术与装备”(共性关键技术类)针对航空和航天领域的装备制造和修护中,对精密、绿色、智能可控的新型清洗技术的迫切需求,解决多光束激光清洗多场耦合效应作用机制科学问题,突破大能量高重频纳秒激光器多维度增益协同调控、复杂曲面激光清洗残留物定位识别与路径规划和超宽幅面多光束联动拼接与能量控制等关键技术,开展大能量高重频纳秒脉冲激光器、激光高效高质清洗机制与关键技术和超宽幅面激光智能高效清洗成套工艺与装备研究。研究成果将在航天器表面热控涂层和飞机雷达罩表面除漆清洗去除中实现典型应用。     

激光增材制造TC4/TC11钛合金梯度材料残余应力的有限元分析

激光增材制造(LAM)技术具有可设计性、短流程、高柔性制造等优点,特别适合高性能梯度材料的直接近净成形。然而成形过程中温度梯度作用和材料组分非均匀性,导致成形构件不可避免地存在残余应力,直接影响到构件的成形精度和使用性能。以在航空航天领域具有广阔应用前景的钛合金梯度材料为研究对象,基于ABAQUS有限元软件建立增材制造TC4/TC11功能梯度材料(FGM)温度和残余应力场的热力耦合力学模型。实验结果表明:激光增材制造过程中,沉积区域的残余应力主要表现为拉应力,且沿扫描方向的残余应力较大。不同材料组分交界面处的残余应力分布具有不连续性,靠近TC11含量高的一侧应力要高于另外一侧,残余拉应力随着TC11含量的增加逐渐增大。该研究对于梯度材料增材制造的结构设计和残余应力的调控具有重要意义。     

激光增材制造成形合金钢件质量特征及其检测评价技术现状(特邀)

无损检测技术是合金钢构件激光增材制造的重要技术支撑,是保证激光增材制造产品质量和在役安全性的关键技术,是贯穿产品全寿命安全保证的重要技术组成。金属激光增材制造合金钢件成形、组织和力学性能不同于传统技术制造构件性能,使得无损检测技术面临诸多挑战。综述了激光增材制造合金钢成形质量特性,包括成形缺陷和力学性能;基于无损检测技术,论述了无损检测技术在激光增材制造合金钢件质量评价中的应用,重点论述了无损检测技术在激光增材制造构件缺陷和力学性能中的应用现状;提出了基于超声和微磁检测技术评价材料力学性能的原理、标定方法和微磁传感器设计方案;最后总结了无损检测评价技术在激光增材制造合金钢件检测评价应用中面临的挑战和发展趋势。     

金属3-D打印制造技术的发展

归纳了当前金属3-D打印技术的发展情况，指出了各类3-D打印技术优缺点，从发展历史、工作原理等方面讨论了典型3-D打印技术的技术特点; 在此基础上，对选区激光熔化技术的研究前景进行展望，即激光选区熔化技术作为金属3-D打印一个重要分支在各领域具有更广泛的应用; 提高材料性能、设备功能、结构设计及制造工艺的研发水平，可极大推动金属3-D打印技术的发展。随着金属打印技术的成熟，3-D打印的应用必将会覆盖更多金属制造产业，成为未来最重要、最具战略意义的制造技术。     

体育器械用铝合金材料激光表面强化数值模拟

为研究激光表面强化技术在体育器械用铝合金材料的使用效果,利用有限元模拟方法完成激光表面强化过程的模拟分析。通过构建体育器械用铝合金材料物理模型,设定数值模拟边界条件等环节,实现体育器械用铝合金材料的激光表面强化数值模拟。选定实验对象,使用此数值模拟方法模拟加工过程。经实验结果证实,此方法模拟结果符合激光强化原理与技术特征,且数值模拟结果与实操结果较为贴近。在日后的研究中,可使用此技术设定激光强化参数,以此推动激光强化技术的发展。     

激光熔覆快速制造金属零件研究与发展

论述了激光快速直接制造的国内外研究和发展现状,介绍了激光快速制造金属零件的方法,重点说明了基于激光熔覆的快速制造技术和激光制造技术涉及的关键问题:精密高质量同轴送粉熔覆系统、激光熔覆的工艺优化与稳定性和激光熔覆过程的检测与闭环控制。展示了激光熔覆快速制造的典型金属零件和应用领域。提出了激光熔覆制造进一步研究的方向。     

非线性激光制造的进展与应用（特邀）

超快激光是指脉冲宽度极窄的激光,其瞬时功率极高,与物质之间的相互作用呈现出非线性、非平衡、多尺度的状态。超快激光具有超快（脉冲持续时间短）、超强（瞬时功率高）、超精细（加工结构精细）等特点,由此实现的非线性激光制造技术可以打破传统微纳制造的局限,实现各类难加工材料和复杂微纳结构的超精细制造,精度可达亚微米至纳米量级,在微光学、生物医学、智能电子器件等前沿领域体现出了独特的应用价值。文中主要聚焦飞秒激光微纳加工技术前沿,简要概括了飞秒激光加工的特点;介绍了飞秒激光加工的主要技术手段,包括飞秒激光直写和飞秒激光并行加工;讨论了飞秒激光加工技术的前沿应用领域,如微纳光学器件、微流体器件、多功能结构化表面、生物医学工程等;最后,对飞秒激光加工制造技术未来的发展趋势和研究方向进行展望。     

五轴联动与激光近净成形的混合制造技术研究

为了弥补加工制造技术上的局限性,在五轴联动计算机数控加工中心的基础上,采用增减材混合制造的技术方法集成激光近净成形制造装置,在结构上形成激光增减材混合制造装置;并基于UG后处理构造器开发增减材混合制造的后处理系统,在功能上实现对零件的增减材混合制造.结果表明,可实现复杂金属零件的一次成形,减少因多次装夹引起的加工误差和...     

应用于柔性电子领域的激光剥离技术进展

柔性电子是可穿戴设备、物联网等应用发展的重要研究方向。激光剥离技术是一种利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术,具有作用光波长可选、作用时间短、热影响区域小的优点,是目前实现柔性电子器件的最重要技术之一。介绍了激光剥离的主要技术特点,分析其在不同的柔性电子领域的应用,讨论了应用过程中的主要工艺和作用,并总结了激光剥离技术未来的发展趋势。激光剥离技术的快速发展,会对柔性电子行业的研究和发展形成强力支持。     

全球激光焊接专利技术研究进展

通过对全球激光焊接技术领域的专利数据进行统计分析,结合对具体专利内容的解读,从专利申请趋势、区域市场布局、研发机构实力、热点技术主题等角度揭示全球激光焊接技术的研究进展.近10年来中国激光焊接专利技术高速发展,研发热情依然高涨,但国内专利整体缺乏海外市场布局;激光复合焊接工艺与方法、智能激光焊接技术与设备、非金属材料激...     

3D芯片封装晶圆植球装备关键技术研究

为了应对半导体芯片高密度、高性能与小体积、小尺寸之间日益严峻的挑战,3D芯片封装技术应运而生.从工艺和装备两个角度诠释了3D封装技术;介绍了国内外3D封装技术的研究现状和国内市场对3D高端封装制造设备植球机的需求.介绍了晶圆植球这一3D封装技术的工艺路线和关键技术,以及研制的这一装备的技术创新点.以晶圆植球机X-Y-θ植球平台为例,分析了选型的技术参数.封装技术的研究和植球机的研发,为我国高端芯片封装制造业的同行提供了从技术理论到实践应用的参考.     

超快激光精密制造技术的研究与应用

超快激光以其超短的激光脉冲、超高功率密度、较低的烧蚀阈值、加工超精细及可实现冷加工等特点,近年来受到国际学术界和工程界的广泛关注。本文梳理了超快激光精密制造技术的发展历史,综述了超快激光精密制造技术在表面加工及三维加工领域的工艺研究及应用进展,并介绍了超快激光精密制造装备在国内外的研制情况,对今后超快激光精密制造技术研究的发展趋势进行了探讨和展望。