选区激光熔化24CrNiMoY合金钢组织演化与力学性能

目的 为了获取具有高抗拉强度与高伸长率的24CrNiMoY合金钢,用选区激光沉积(SLM)方法进行打印。方法 以24CrNiMoY合金钢粉末为材料,当搭接宽度为0.09 mm、扫描角度为67°、扫描线长度为10 mm、扫描速度为1 000 mm/s时,在能量密度分别为102、116、129、142 J/mm³条件下打印合金钢样品,采用金相、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜及拉伸试验等分析手段,对制备样品的微观组织和力学性能进行研究。结果 在所采用的能量密度范围内,SLM制备24CrNiMoY合金钢的显微组织主要是板条马氏体组织,随着能量密度的增加,样品内部的气孔缺陷先减少后增加,硬度和拉伸性能以及冲击韧性呈现先升高后降低的趋势。在能量密度为116 J/mm³时,打印合金钢样品具有最优的综合力学性能,致密度为99.53%,硬度为(388±5.9)HV0.2,抗拉强度为(1 210±11) MPa,屈服强度为(1 124±10) MPa,断后伸长率为(6.2±0.4)%,冲击韧性为80 J/cm²。结论 在SLM打印24CrNIMoY合金钢样品中,较高的致密度及精细的板条马氏体是合金钢样品具有良好力学性能的关键要素,该研究可为SLM打印高抗拉强度与高伸长率的24CrNiMoY合金钢制动盘零件提供重要参考。     

选区激光熔化成形铜合金研究进展

铜合金具有良好的导电导热性,是众多行业的基础材料,随着高新技术的迅速发展,许多行业对高性能、高精度、复杂结构铜合金零部件需求日益增大。传统工艺可制备常规铜合金零件,但对于一些复杂结构铜合金零部件的制备存在困难。首先,本文综述了选区激光熔化成形铜及铜合金的研究进展,系统介绍了目前选区激光熔化成形纯铜所遇到的难点及解决方法;然后,综述了目前选区激光熔化成形不同系列铜合金的研究现状,重点介绍了不同系列铜合金成形件微观组织和力学性能及热处理后成形件微观组织和力学性能变化;最后总结了选区激光熔化成形铜及铜合金存在的问题及未来的研究方向。     

激光选区熔化成形薄壁件研究进展

激光选区熔化是一种可以实现近净成形的数字化制造技术,能够制造传统工艺不能生产的复杂薄壁件,被认为是未来制造业的主导方向,应用前景广阔。综述了激光选区熔化成形薄壁件的研究现状,针对于激光选区熔化成形薄壁件成形质量较差、力学性能偏低等问题,重点介绍了工艺参数、热处理工艺以及壁厚等因素对激光选区熔化成形件微观组织、缺陷、成形质量及力学性能的影响,其中成形壁厚存在阈值,随着壁厚增加,薄壁孔隙先增加后减小,力学性能呈相反趋势。最后总结了薄壁件激光选区熔化成形存在的问题及未来的研究方向。     

选区激光熔化用Inconel625合金粉末的特性

为了研究适用于选区激光熔化技术(SLM)用Inconel625合金粉末的性能特征,测定其粒径大小和分布、颗粒形貌特征以及粉末的流动性和松装密度,分析粉末不同特性相互之间的影响关系并对粉末进行SLM成形验证。结果表明:用于SLM的Inconel625合金粉末粒径范围是20~60μm,平均粒径约为35μm;粉末颗粒基本呈球形,平均球形度大于0.7;流动性每50g低于20 s,松装密度高于4.0 g/cm~3;SLM成形件的拉伸强度、延伸率均超过ASTM标准规定的Inconel625合金SLM成形件最低力学性能要求。     

基于数值模拟的选区激光熔化成形残余应力演化研究

目的 以选区激光熔化成形（SLM）试件的残余应力为研究对象,研究残余应力对成形质量的影响,为SLM成形的产业化应用提供理论依据。方法 以316L不锈钢粉末为原材料,利用Altair Inspire软件的Print3D模块分析SLM成形中支撑、成形角对残余应力的影响及残余应力的演化规律,并进行实验验证。结果 SLM成形最大残余应力出现在零件与基板结合面,添加支撑可减小残余应力。零件不同位置残余应力的演化规律不同。顶部残余应力呈先增大后减小的趋势,底部两侧残余应力呈缓慢上升的趋势;底部中间残余应力的演化规律较为复杂：起先残余应力随温度的降低而增大,当温度降到最低点时达最大值;随后在热累积作用下,残余应力先减小后增大,当达到去应力退火温度时,残余应力又减小并在一定范围内波动。残余应力随着成形角的增大呈先增大后减小再增大的趋势,当成形角为60°时,残余应力较小。结论 在SLM成形时,在零件底部添加支撑可将最大残余应力位置转移到支撑上,从而减小成形件内部的残余应力,提高成形质量。成形零件不同位置残余应力的演化规律不同,成形角对残余应力的影响也不同,成形时应根据零件工况制定合适的打印策略。     

激光选区熔化成形316L/IN718混合粉末工艺研究

为获得高致密度的316L/IN718混合金属粉末零件,基于激光选区熔化(SLM)技术,分别选取不同的激光扫描速度和扫描间距,通过单熔道实验、单层实验以及块体实验探究了316L/IN718混合金属粉末的成形工艺。实验结果表明：单熔道实验当0.54 J/mm≤激光线能量密度(L)≤0.76 J/mm时,熔道成形效果较好。当激光功率P=200 W、扫描速度v=280 mm/s、扫描间距=0.12 mm时,可获得致密度为99.99%的块体,拟合得到激光体能量密度-相对致密度关系,该工艺研究具有应用和推广价值,为实现成形梯度功能材料提供了重要的实验数据和技术支撑。     

金属选区激光熔化的研究现状

金属3D打印是目前增材制造技术中最具发展潜力和最前沿的技术。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印的重要分支,在传统方法无法制造的复杂异型结构件及工件制造的快速响应上具有极大优势,可解决传统方法加工过程中存在的长周期、高成本、难加工等技术难题,加工出传统制造方式无法加工的复杂金属零件。主要分析总结了目前选区激光熔化所涉及的基本原理、成型设备、材料特性、工艺参数和制造过程中常见的孔隙、球化、应力应变等问题,最后对金属3D打印的发展前景进行了展望。     

选区激光熔化成形金属零件表面粗糙度研究进展

选区激光熔化(SLM)作为一种新型金属增材制造技术,具有可批量化、高精度、近净成形的特点,尤其适用于制备高性能、复杂精细结构的金属零件,在航空航天和生物医疗等领域具有广泛的应用.然而,目前SLM成形零件的表面质量仍难以直接满足工业应用的需求,优化工艺参数与不同的后处理工艺成为控制成形件表面质量的主要途径.SLM成形件的后处理工艺主要包括机械加工、表面喷砂、激光抛光、化学抛光、电解抛光、超声波表面改性等.但是,具有特定用途的零件对其表面的耐磨性、缺口敏感性、流体摩擦阻力等提出了更高的要求.因此,选择金属零件的后处理工艺时,需要结合零件的应用背景来选择合适的处理工艺.本文基于SLM技术原理和特点,概述了影响SLM成形件表面粗糙度的主要因素,归纳了改善成形件表面粗糙度的主要后处理工艺,最后对控制SLM成形件表面粗糙度所面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望及总结.     

选区激光熔化成形FeCrNi中熵合金点阵结构及其力学性能

金属点阵结构材料由于其轻量化、高比强度、能量吸收和多孔性等优势,广泛应用于航空航天、汽车工业等领域。以高强韧FeCrNi中熵合金(medium entropy alloy,MEA)为研究对象,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了具有BCC,BCCZ,FCC,FCCZ四种仿晶格结构的FeCrNi中熵合金点阵结构材料,对其显微组织、力学性能及变形行为进行了系统研究。结果表明,采用SLM技术制备的FeCrNi中熵合金点阵结构节点搭接质量高,熔池交错堆叠致密,晶粒均匀细小。在相对密度相近时,BCC,FCC,BCCZ,FCCZ点阵结构的比强度和比能量吸收值依次升高。具有FCCZ点阵结构的FeCrNi中熵合金材料的比能量吸收值达到49.8 J·g^-1,显著高于Ti6Al4V及316L不锈钢点阵材料。有限元模拟分析表明,Z型支柱的存在增加了点阵材料的表观强度和刚度,并导致变形行为由结点弯曲主导向拉轴向压缩主导转变,是FCCZ点阵结构强度提升的主要原因。     

镁合金激光选区熔化研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车制造、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。激光选区熔化成形镁合金具有高效的制备性能、良好的成分均匀性、优异的力学性能和耐腐蚀性能,因此激光选区熔化成为一种重要的镁合金制备和改性方法。对近几年激光选区熔化镁合金的研究进展进行了综述,从激光工艺参数(激光类型、体能量密度、激光功率、扫描速度、扫描模式、层厚、扫描间距、气氛控制与进粉速度)和粉体状态(粉末形状、粒径分布、粉末对激光束能量吸收率、粉末化学成分)2个方面讨论了该工艺的关键技术;按照纯镁、非稀土镁合金体系、稀土镁合金体系的分类,对激光选区熔化成形镁及镁合金的致密度与微观结构、力学性能与耐腐蚀性能进行了总结;分析了工艺参数与合金成分两方面对该工艺成形镁合金缺陷的影响。为减少激光选区熔化成形镁合金缺陷、均匀化晶粒、溶解硬脆二次相或析出强化相进而改善合金的结构与性能,许多研究对激光选区熔化成形镁合金进行了热等静压、固溶热处理和时效热处理,总结了上述处理方式对AZ体系、WE体系与Mg-Gd体系镁合金的改善效果。最后展望了激光选区熔化成形镁及镁合金在各领域的应用前景与未来可以进行研究的方向。     

基于激光选区熔化成形Ni-Cu合金模板的Ni-Cu-石墨烯复合材料的制备

采用优化的SLM成形参数,用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了三维Ni-Cu合金.使用三维Ni-Cu合金基底材料用化学气相沉积法(CVD)制备Ni-Cu合金/石墨烯复合材料,研究了 CVD法生长反应温度对石墨烯结构的影响并分析其原因.结果表明,石墨烯层的厚度随着反应温度的提高而减小.与未生长石墨烯的样品相比,在1...     

TC4钛合金选区激光熔化与层间激光冲击强化复合工艺

目的 改善激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)工艺成形的TC4合金的内部缺陷,提高疲劳寿命。方法 选用TC4钛合金为研究对象,提出了SLM结合层间激光冲击(3D-Laser Shock Peening,3D-LSP)与热处理的强化工艺,对复合制造工艺下的微观组织、内部缺陷和力学性能演变进行了研究,并建立了复合强化工艺制造样品的疲劳寿命模型。结果 在激光冲击影响区域内形成了0.2 mm深度的高幅值残余压应力,并在1 mm深度范围内改善了应力场,且显微硬度得到了提升,内部缺陷数量减少了36%,疲劳寿命提升了40%以上。结论 实现了SLM增材制造TC4钛合金的缺陷在线闭合、微观组织改性和疲劳寿命的提升,揭示了层间激光冲击对内部缺陷的闭合机理,为金属SLM复合增材制造的研究与应用奠定了理论基础。     

选区激光熔化Ti6Al4V合金的各向异性

采用金相分析和拉伸测试等方法,分析了激光熔化成形Ti6Al4V试样在不同沉积高度、不同方向截面的组织和性能。结果表明,平行于沉积方向的截面其组织类似柱状晶,具有较弱的织构特征;垂直于沉积方向的截面其组织为块状结构,具有较强的织构特征。选区激光熔化成形Ti6Al4V合金在沉积高度方向上的力学性能受柱状晶尺寸的影响,随着沉积高度的增大其抗拉强度和屈服强度先降低后升高而延伸率先提高后降低。织构和熔合不良等缺陷,使试样垂直于沉积方向上的强度和塑性都比平行于沉积方向的试样高。     

扫描速度对激光选区熔化成形304L不锈钢板材高温持久性能的影响

目的 以激光选区熔化（SLM）成形304L不锈钢为对象,研究激光扫描速度对其组织及性能的影响,为优化304L不锈钢成形参数提供试验依据。方法 采用单因素试验研究了扫描速度对304L不锈钢微观组织、孔隙率、相对致密度、硬度、持久寿命等性能的影响,得到了304L不锈钢SLM成形相对最佳工艺参数。结果 当激光功率为300 W、扫描间距为0.1 mm、层厚为0.03 mm时,SLM成形304L不锈钢的最优扫描速度为1 000 mm/s,在此参数下试样持久时间为62.5 h,相对密度为99.5%,室温洛氏硬度为91.3HRB,700℃下维氏硬度为126.2HV。结论 在最优成形条件下,显微胞状结构组织均匀致密且气孔较少,熔池边界细小晶粒取向基本随机,熔池内偏大的柱状晶取向沿着<001>方向有一定的择优性,具有弱织构特征;相主要由奥氏体组成,持久断口呈灰黑色,无明显的颈缩现象,断口呈现锯齿状起伏滑移,并伴有明显的撕裂特征,断口为韧性撕裂断口。     

基于选区激光熔化316L不锈钢晶粒生长的仿真分析

目的 针对选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒生长行为难以被观测且观测成本高的问题,预测不同激光功率（P）、扫描间距（h）下选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒类型、尺寸大小及生长角度,探究不同P–h组合对晶粒生长行为的影响规律。方法 基于元胞自动机模型,采用全因子法设计16种P–h组合,从微观尺度模拟不同成形面316L不锈钢的晶粒生长变化情况,并对模拟结果进行数据统计分析。结果在平行于激光扫描方向的xy平面上,分布着大量晶粒直径小于60μm的等轴晶;而在垂直于激光扫描方向的xz、yz平面上,晶粒直径大于120μm的柱状晶分布得更多。随着扫描间距的增大,xz、yz两平面上的平均晶粒尺寸不断减小,而xy平面上的平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势。当P=150 W、h=0.18 mm时,xy平面上的平均晶粒尺寸最小,绝大部分晶粒直径小于20μm,晶粒生长角度均匀分布在0°～90°,没有出现晶粒生长向大角度偏移聚集的现象。结论 不同P–h组合能够通过改变熔池凝固时的冷却速率对选区激光熔化成形316L不锈钢的晶粒生长行为产生显著影响,在较低的激光功率下,适当提高扫描间距能够有效细化晶粒,减少晶...     

选区激光熔化成形铝合金的主要缺陷及调控方法

高性能铝合金因轻质、 高强、 耐腐蚀等特点,在航空航天、 车辆工程和海洋工程等领域应用前景广阔.然而,随着铝合金零部件形状和结构越来越复杂,传统成形方式难以满足需求.选区激光熔化(SLM)技术具有一体化成形复杂形状和精密零件的能力,因此在铝合金成形方面具有极大的发展潜力.但是,铝合金具有宽的结晶温度区间、 高的激光反射...