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。     

激光选区烧结3D打印成形生物高分子材料研究进展

激光选区烧结(SLS)属于3D打印技术,通过激光逐层烧结粉末并叠加成形制件。该技术可满足不同患者的个性化需求,在生物医疗领域特别在组织工程支架和医用植入体制备方面具有非常广阔的应用前景。作为生物医用材料最重要的组成部分,生物高分子材料近年来发展迅速,成为医疗领域研究的热点。文中重点介绍了左旋聚乳酸、聚己内酯、聚醚醚酮、聚乙烯醇四类常用于SLS技术的生物高分子及其复合材料,对其研究和应用现状进行综述,并对其性能和用途进行对比讨论,提出今后该领域的发展方向。     

金属激光三维打印技术研究现状及其发展趋势

金属激光三维打印技术以其高柔性化特点,在整体成形复杂的高性能零件时具有显著优势,近年来成为机械制造领域的研究热点。介绍了金属激光三维打印技术的原理与特点,概述了预合金粉末材料和金属基复合材料在金属激光三维打印技术中的研究现状,展望了该技术的发展趋势。     

Hierarchical Nanoporous Copper Architectures via 3D Printing Technique for Highly Efficient Catalysts

Nanoporous metals represent a class of functional materials with unique bicontinuous open porous structural properties, making them ideal candidates for various catalyst applications. However, the pursuit of nanoporous properties, extremely small pores, and high surface area, results in the restriction of mass transport. Herein, a free‐standing hierarchical nanoporous Cu material, prepared by a selective laser melting 3D printing technique and a one‐step dealloying process, is presented as a highly efficient electrocatalyst for methanol oxidation. It is demonstrated that the digitally controlled hierarchical structure with macro‐ and nano‐scaled pores can be utilized for promoting and directing mass transport as well as for the enhancement of catalytic properties. This work highlights a facile, low‐cost, and alternative strategy for hierarchical nanoporous structure design that can be applied to binary, ternary, and quaternary metal alloys for various functional applications.     

高分子3D打印材料和打印工艺

3D打印技术亦称为增材制造,是基于三维数学模型数据,通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术。3D打印技术与传统材料加工技术相比有许多突出的优势,吸引了国内外工业界、投资界、学术界、新闻媒体和社会公众的热切关注。目前制约3D打印技术发展的因素主要有两个:打印工艺和打印材料。高分子聚合物在3D打印材料中占据主要地位。介绍了当前3D打印常用的高分子材料(热塑性高分子和光敏树脂)和与之相适应的打印工艺(FDM、SLS、SLA、Polyjet等),并对它们的特性和优缺点进行了评述,讨论了这些3D打印材料和工艺的开发面临的问题和挑战。     

激光选区熔化成形装备的发展现状与趋势

激光选区熔化成形是最有前景的增材制造技术之一,近些年来激光选区熔化成形装备得到了迅猛发展。针对激光选区熔化成形尺寸偏小、成形精度偏低等问题,重点介绍了大尺寸、高精度激光选区熔化成形装备的发展现状,综述了使用长焦距f-θ场镜、振镜移动和多光束拼接成形等大尺寸成形方法以及采用短焦距f-θ场镜+低功率激光器和增减材复合制造等高精度成形方法,对各方法的原理和特点进行了阐述。最后,从装备研发、成形质量控制、软件开发、标准体系建立等方面对激光选区熔化成形技术的发展进行了展望。     

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。     

内燃机用SLM成形Ti600高温钛合金组织和力学性能分析

为提升SLM成形内燃机用Ti600钛合金延伸率并保持原有的屈服强度,本文对SLM制造能量密度工艺参数进行适当调节,实验测试分析其组织和力学性能变化。研究结果表明:无论何种SLM成形Ti600合金下都生成了白色α'相颗粒物。能量密度减小至52 J/mm³,此时β马氏体发生了较大程度原位分解,有众多α'相析出,形成了针形的α+β组织。Ti600合金的X射线衍射谱图上形成了β相的明显衍射峰,SLM成形期间众多α'相转变为(α+β)组织。能量密度52 J/mm³合金在保持原有力学强度的条件下使延伸率得到明显增大。能量密度52 J/mm³合金在断口区域形成了无解理面的韧窝;能量密度60 J/mm³合金在撕裂棱边缘形成了更多韧窝,具备更优的韧性。     

人体植入医用材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种与传统制备方式完全不同的新兴技术,是基于三维数学模型,通过逐层增加材料来实现成型的技术。3D打印技术在个性化设计以及复杂结构产品制备方面具有独特的优势,在人体植入物的结构设计和制造领域具有巨大潜力和研究价值,吸引了国内外工业界、医学界和社会媒体的广泛关注。目前制约该技术发展的主要因素是可打印材料种类有限。综述了几种人体植入医用材料及其3D打印成型技术,如骨支架、心脏血管支架以及药物定向运输材料的3D打印制备技术,并分析了以上技术各自的特点。最后结合各种3D打印成型技术的特点以及几个应用案例,对3D打印在人体植入物医学领域的发展进行了展望。     

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。     

选区激光熔化中飞溅行为的研究进展

选区激光熔化技术(SLM)被认为是极有前途的增材制造技术之一,但不可逆的溅射行为严重限制了SLM技术的应用。从粉末熔池演变、加工工艺优化和飞溅颗粒动态特征监测等方面,总结了SLM过程中飞溅行为的研究现状,分析了飞溅行为的产生机制,探讨了激光–粉末–熔池相互作用下的熔池演变情况,表明金属蒸气、Marangoni效应和伯努利效应是诱发飞溅的主要因素;讨论了加工工艺与飞溅行为的相互关系,表明通过优化工艺参数和改善打印环境以抑制飞溅是行之有效的方法;阐述了飞溅诱导缺陷的机理,并讨论了SLM过程的监测方法,表明单一信号的局限性会导致监测结果失准,多信号融合监测是提升精准性的重要方法之一。最后,针对飞溅行为存在的关键科学问题和技术难题,展望了SLM加工中飞溅行为的研究方向。     

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。     

EIGA法制备激光3D打印用TA15钛合金粉末

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)法制备了激光3D打印用TA15钛合金粉末,研究了熔炼功率对粉末收得率、粒径分布、粉末形貌、松装密度和流动性等特征的影响。结果表明,随着感应熔炼功率增大,粉末收得率和平均粒径减小,当熔炼功率为65kW时,粉末收得率超过62%,中值粒径D_(50)小于100μm,松装密度为2.731g/cm3,流动性为22.46s/50g。对粒径50~180μm的粉末采用激光3D打印,激光直接沉积成形的TA15钛合金样品表面无宏观裂纹和气孔等缺陷,金相组织为细晶网篮组织,制备的TA15钛合金粉末具有良好的可打印性。     

化学腐蚀工艺对激光选区熔化成形TC4钛合金表面粗糙度的影响

采用化学腐蚀技术解决激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形钛合金表面黏附粉末导致表面粗糙的问题,系统研究了腐蚀溶液成分及工艺参数对SLM成形TC4钛合金表面粗糙度的影响。研究结果表明,腐蚀液的成分配比与腐蚀时间是主要的影响因素,随着HF/HNO3体积比的减小,样品表面粗糙度降低效果减弱。当HF/HNO3=1/4时,随着腐蚀时间的增加,样品表面粗糙度显著降低,但当腐蚀时间过长时会造成对基体的损伤。当HF∶HNO3体积比=1∶4,腐蚀时间为9 min时,样品表面粗糙度为2.52μm,同时腐蚀处理过程对样品的尺寸影响较小(降低0.12 mm),此时达到一个最佳状态。