铜粉粒径对3D打印成形和烧结成形性能的影响

研究了不同粒径Cu粉末对打印成形和烧结成形性能的影响,从浆料稳定性、烧结效果和成形质量3个方面对不同粒径的效果进行评测。利用能谱仪、扫描电子显微镜对烧结后的样品进行微观组织及元素含量进行对比分析,采用热重分析仪分析样品烧结中的变化过程。结果表明,20μm铜粉受内在范德华力的影响更容易发生团聚,导致浆料堆积从而影响打印成形;1μm粉末在烧结后最为致密、整体收缩率最低,成形效果较好。     

3D打印砂型性能各向异性研究

介绍了3D打印砂型性能的各向异性,研究了经喷墨3D打印成型的砂型X、Y、Z 3个方向性能的差异大小和影响因素:首先,将用于测试的砂型试块用喷墨3D打印机打印成型,测试试块拉伸性能,确定试块X、Y、Z 3个方向性能差异大小;其次,更改喷墨打印参数,验证各项参数对X、Y、Z 3个方向性能影响的大小;最后,确定喷墨打印砂型X、Y、Z 3个方向性能差异的具体数值并得出降低X、Y、Z 3个方向性能差异的方法。得出结论:通过调整各向打印参数寻找合适匹配关系,可有效降低砂型各向性能之间的差异,提高砂型的综合性能,以满足实际生产的需求。     

基于注射3D打印成型的铜浆料烧结工艺研究

利用自制的注射3D打印成型机,对铜浆料进行成型,然后进行烧结,实验研究了铜浆料的烧结工艺并进行参数优化,通过微观组织分析烧结样品产生缺陷的原因。通过改变烧结过程的烧结温度、保温时间,采用SEM、TGA、金相显微镜等手段观察分析。结果表明:烧结温度为950℃、保温时间为90 min时,可以烧结出质量较高的样品,其相对致密度最终可以达到90%,硬度达到77.98 HV。     

3D打印在铝合金发动机缸盖型芯中的应用

探讨了选择性激光烧结3D打印技术在开发发动机缸盖型芯方面的应用,总结概括了选择性激光烧结3D打印技术在开发型芯过程中出现的问题,并针对这些问题提出了解决措施和改进方案,主要包括新旧覆膜砂的合理的质量配比、工艺参数的合理设置、最佳的后处理工艺和支撑结构的设计和添加,最后通过改进措施打印出了强度、尺寸精度和表面品质满足使用要求的缸盖内部型芯。     

光固化3D打印成型树脂改性与性能研究

研究了改性SiO_2含量对光固化3D打印成型树脂粘度、体积收缩率、凝胶率、抗拉强度和显微形貌的影响,分析了相应作用机理。结果表明,随着改性SiO_2含量的增加,复合光固化3D打印成型树脂的粘度呈现逐渐增加的趋势,凝胶率呈现先增加而后降低的趋势,在改性SiO_2含量为1.5%时取得凝胶率最大值;当添加不同含量改性SiO_2后,失重10%时的温度基本不变或者略有降低,而700℃时的残留量却呈现逐渐增加的趋势;在改性SiO_2的含量为1.5%和3%时,复合光固化3D打印成型树脂可以取得较高的抗拉强度,这主要与复合光固化3D打印成型树脂中SiO_2颗粒的尺寸分布均匀、分散性较好等有关。     

激光3D打印方法制备Nb/SiC体系梯度材料的微观组织及反应机理

采用激光3D打印的方法制备了Nb/SiC体系梯度材料,获得了从纯金属铌逐渐过渡到40%Nb+60%SiC(体积分数)复合层的梯度材料. 通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析了梯度复合层的微观组织. 结果表明,层与层之间结合良好,激光熔敷过程中铌和SiC之间发生了反应,生成了Nb₅Si₃,Nb₂C,NbC和NbSi₂等二元化合物,并且随着SiC含量的逐渐增加,梯度材料内部产物呈现如下变化趋势:Nb+Nb₅Si₃+Nb₂C+NbC→Nb₅Si₃+NbSi₂+SiC+NbC→NbSi₂+SiC+NbC. 当SiC含量达到30%时,梯度复合层中残留金属铌消失,且开始出现残余的SiC颗粒,随着原始SiC比例的增加,复合层中不仅残余SiC的含量增加,而且粒度也逐渐增大.     

金属3D打印技术的研究

3D打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法,被誉为"第三次工业革命"的核心技术。这种无模具的制造方法可以在短时间内生产出高精度、完全致密的金属零件。3D打印具有零件设计自由、零件复杂性、轻量化、零件整合和功能设计等特点,故金属3D打印在航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造和医疗领域中的应用受到特别的关注。首先简要介绍了金属3D打印技术的基本原理、特点及分类,然后重点介绍了几种金属3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化成形技术(SLM)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔化成形技术(EBM)和激光工程化净成形技术(LENS),包括技术的基本原理、优缺点及其具体应用领域。最后对金属3D打印技术的优势、目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了总结与展望。     

基于3D打印的塑料制RV减速器性能分析

以工业机器人核心部件RV减速器为研究对象,对摆线针轮及啮合处做传动性能分析。对减速器施加不同旋转速度,对摆线针轮及啮合处齿进行等效应力、等效弹性形变的分析评估。建立其三维结构模型,以ABS和聚乳酸(PLA)作为3D打印制造的基本材料,通过ANSYS对摆线针轮及啮合处进行力学对比分析,为利用塑料材料进行RV减速器制造和性能分析提供了依据。     

3D打印方法制备钛合金及不同性能钛合金的复合化

美国ASTM标准把增材制造（AM）分为7类。日本主要研究开发其中的粉末床熔炼法（powderbedfu．sion）,其热源采用电子束或激光束,分别称为电子束叠层成形法和激光叠层成形法。前者熔深大,每层厚度达100μm,可使用50～100μm粒径的粉末,而后者叠层薄,约数十微米,使用粉末的粒径较小,约为10—50μm。因此前者的成形速度快,但表面较粗糙,后者成形速度慢,但表面光洁,精度高。     

金运在汉召开“激光3D打印云工厂计划”说明会

10月31日,“激光3D打印云工厂计划”说明会在金运激光大厦召开。说明会由金运董事会秘书艾骏主持,金运董事长梁伟做主题阐述。     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

3D printing of multiple metallic materials via modified selective laser melting

Selective laser melting (SLM) is a powder bed layer-by-layer fusion technique mainly applied for additive manufacturing of 3D metallic components of complex geometry. However, the technology is currently limited to printing a single material across each layer. In many applications such as the manufacture of certain aero engine components, conformably cooled dies, medical implants and functional gradient structures, printing of multiple materials are desirable. This paper reports an investigation into the 3D printing of multiple metallic materials including 316L stainless steel, In718 nickel alloy and Cu10Sn copper alloy within a single build-up process using a specially designed multiple material SLM system combining powder-bed with point by point powder dispensing and selective material removal, for the first time. Material delivery system design, multiple material interactions, and component characteristics are described and the associated mechanisms are discussed.     

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。     

Microstructures and mechanical properties of TiAl alloy prepared by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-47%Al(mole fraction) was prepared by double mechanical milling(DMM) and spark plasma sintering(SPS). The relationship among sintering temperature, microstructure and mechanical properties of Ti-47%Al alloy was studied by X-ray diffractometry(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and mechanical testing. The results show that the morphology of double mechanical milling powder is regular with size of 20?40 μm. The main phase TiAl and few phases Ti₃Al and Ti₂Al were observed in the SPS bulk samples. For samples sintered at 1000 °C, the equiaxed crystal grain was achieved with size of 100?250 nm. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 2013 MPa, compression ratio of 4.6% and bending strength of 896 MPa. For samples sintered at 1100 °C, the size of equiaxed crystal grain was obviously increased. The SPS bulk samples exhibited uniform microstructures, with equiaxed TiAl phase and lamellar Ti₃Al phase were observed. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 1990 MPa, compression ratio of 6.0% and bending strength of 705 MPa. The micro-hardness of the SPS bulk samples sintered at 1000 °C is obviously higher than that of the samples sintered at 1100 °C. The compression fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular fracture and the bending fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular rupture and cleavage fracture.     

Microstructures and properties of Fe-Co-B-Si-Nb coating prepared by laser cladding and remelting

High power laser cladding of [(Fe0.5Co0.5)0.75B0.2Si0.05] 95.7 Nb4.3 powder mixture afier-remelting was performed to fabricate Fe-based metallic glass coating on the surface of steel of China Classification Society:Grade B (CCS-B).Scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffraction (XRD),transmission electron microscopy (TEM)with energy dispersive spectrometer (EDS),Vickers hardness tester and corrosion resistance tester were employed to characterize microstructures and evaluate properties of this coating.According to the results of SEM ,XRD and TEM ,the cladding coating consisted of nanocrystalline embedded in amorphous phase.EDS data indicated that Nb segregated in the amorphous matrix.The results of hardness test revealed that the hardness of the top layer was higher than that of the inner layer of the coating.The coating exhibited excellent corrosion resistance in a 3.5% NaCl solution.     

Alx-(Cr-Fe)100-x系激光烧结合金的组织及性能

对掺杂不同原子分数(80%、85%、90%、95%)的铝粉和高碳铬铁粉末混合压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机、电化学腐蚀仪等试验仪器,分析烧结合金的显微组织、物相结构及力学性能。结果表明：烧结合金物相主要为α-Al 、Al2Fe、AlFe、Fe2AlCr、Al2O3及富Al相,随着Al含量增多,富Al相Al13Fe4、Al13Cr2逐渐消失,产物相多转化为固溶体α-Al相;在Al含量为80%时,烧结合金孔隙率(1.7%)最小,烧结密度(3.35 g/cm3)最大,硬度(817.5 HV0.2)最高,烧结合金的磨损率(0.08 mg/mm2)最低;合金耐蚀性能在Al含量为90%时最好,钝化电流(110.3 μA/cm2)最小。     

激光3D打印AlSi10Mg铝合金点阵结构材料的组织和力学性能

以不同激光3D打印参数制备了AlSi10Mg铝合金点阵结构材料,探索其最优化打印参数,研究了铝合金点阵结构材料的组织和性能,以及后续热处理对其组织性能的影响。结果表明,最优化打印参数为:环境温度80 ℃,粉层厚度30 μm,激光束直径80 μm,激光能量370 W,激光扫描速度1300 mm/s。制备的铝合金点阵结构材料空洞缺陷少,致密性高,显微组织呈一层层交错堆垛的激光熔池,为细小的α-Al等轴胞状晶和球状Si颗粒相组成,性能良好。经热处理后,原激光熔池缺陷、等轴胞状晶特征消失,Si颗粒相不断析出并长大,硬度和静态压缩试验下的平台应力降低,压缩性能下降。     

3D打印两相钛合金组织性能研究现状

3D打印成型技术由于快速性、低成本、高集成化、适用于加工复杂零件等显著优点,近几年来得到快速发展,但是目前还存在许多不足,如精度不高、材料性能不稳定等。随着3D打印两相钛合金的应用越来越广泛,国内外针对3D打印两相钛合金的研究也逐渐深入和成熟,通过指导工艺的改进方向来提高其综合性能。本研究针对3D打印中激光快速成型和电子束熔化成型两种技术的工艺进行分析,阐释不同成型工艺条件下两相钛合金宏微观组织特征、力学性能特点,得出打印成型工艺参数、热处理工艺等因素对其影响,为3D打印两相钛合金工程化应用提供借鉴。     

基于3D打印的玩具枪弹夹模具水路设计

以玩具枪弹夹为研究对象,借助UG软件进行产品建模,利用Moldflow模流仿真对塑件进行水路设计。通过对传统水路和跟形环绕设计的随形水路两种方案的冷却效果对比,结合实际水路加工工艺,确定了最优水路设计方案,为多孔深腔类模具水路设计提供参考示例。经过实际生产验证,与传统水路相比较,采用跟形环绕随形水路产品的生产周期由55s缩短至35s,效率提升了36个百分点以上。