模型处理对SEBM法制备TC4合金成型性能影响

模型处理是影响电子束选区熔化（SEBM）成型件性能和精度的关键因素之一。以TC4钛合金为研究对象,利用电子束选区熔化快速成型技术制备横、竖两种不同摆放方式打印的R7拉伸试件,并对拉伸试件进行室温拉伸试验。结果表明：横向摆放的打印试件的力学性能,比竖向摆放的打印试件的更优;对拉伸断口进行宏观断口分析发现,横向摆放的打印试件断口处没有明显的塑性变形且断裂位置几乎在中间,而竖向打印的试件断口有明显的被拉长且断裂位置在试件上方;对试件沿长度方向剖开,分别选取试件上下两段进行金相组织观察分析发现,横向打印试件上下端金相组织差异不大,但竖向打印上端呈现出α相及转变相,并且存在分层和气孔缺陷。由于横向摆放位置的打印试件与加工电子枪扫描方向一致,且受热均匀,因此具有较好的组织特性。     

激光选区熔化成型TC4免装配部件工艺优化

基于改善激光选区熔化成型免装配部件的表面质量以及间隙配合运动,采用单因素试验和正交试验研究了激光选区熔化过程中的激光功率、扫描速度、扫描线间距对成型件表面粗糙度的影响,以及研究了激光体能量密度对球副配合运动影响。结果表明：当激光功率为200 W、扫描速度为550 mm/s、扫描线间距为0.12 mm时,成型件表面粗糙度Ra达到最小值12 μm;当球副空腔比为0.2,体能量密度在60~90 J/mm3时,球副间隙无明显粘粉情况且配合灵活。     

冷喷涂/选区激光熔化复合增材制造成形纯铜显微结构与力学性能的研究

基于冷喷涂和选区激光熔化复合增材制造技术,以经热处理的冷喷涂沉积纯铜为基体进行选区激光熔化成形,成功制备出具有多重组织结构和优异结合强度的纯铜试样,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验等分析测试方法,系统研究了热处理对其显微结构和力学性能的影响．研究结果表明：以原始态冷喷涂沉积纯铜为基体进行选区激光熔化成形时,试样上下两部分分别由均匀排列的鱼鳞状熔道和扁平化沉积粒子堆积搭接而成,两者界面由于冷喷涂沉积粒子之间的机械结合和局部冶金结合而表现出较低的结合强度;冷喷涂沉积纯铜经热处理之后,其晶粒发生再结晶和长大而形成大量等轴晶和孪晶,有效地愈合了沉积粒子之间的界面;与此同时,由于选区激光熔化成形过程中的定向散热和凝固特性,成形纯铜试样内部晶粒呈柱状生长,部分柱状晶穿过熔池边界并在界面处与冷喷涂沉积纯铜冶金结合,从而使得试样结合强度显著提高,其值高达62 MPa,较冷喷涂沉积纯铜提高了38%．表明,基于冷喷涂和选区激光熔化复合增材制造技术的可行性,为快速实现大尺寸、复杂结构、高精度金属构件指明了新的方向．      

激光选区熔化成形YSZ/7075铝合金的显微组织与力学性能

以7075铝合金粉末为原料,采用SLM技术制备了7075铝合金和YSZ/7075复合材料试样,并研究了SLM工艺参数及钇稳定氧化锆（YSZ）添加含量对7075铝合金试样微观组织结构和力学性能的影响．试验结果表明：SLM成形7075铝合金试样的相对密度,随着激光能量密度的增加呈先增大后减小的趋势;SLM成形试样沿晶界分布着网状裂纹,添加钇稳定氧化锆（YSZ）纳米粉体能明显抑制SLM成形7075铝合金的裂纹;当YSZ添加量为2%、激光功率为270 W、扫描速度为800 mm/s时,试样相对密度为96.62%,平均晶粒尺寸由20.4 μm细化至4.26 μm,显微硬度为120 HV,试样的抗拉强度及屈服强度分别为209 MPa和196 MPa,是未添加YSZ试样的5.5倍和2倍,延伸率为4%．     

激光选区熔化制备镍钛合金的研究进展

镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备NiTi合金,以及其工艺参数对成形件质量、显微结构、相变温度和力学性能的影响进行了阐述.同时,列举了一些3D打印制备的NiTi合金在生物医学领域的应用实例,并指出了SLM制备NiTi合金存在的问题,最后对其今后的发展趋势进行了展望.     

激光选区熔化镁合金研究进展

镁合金是最轻的金属结构材料,以其优异的力学性能和生物相容性能在航空航天、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。与镁合金的传统制造工艺相比,激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）技术具有成形精度好、空间自由度高且加工周期短等优势,尤其是高性能复杂结构的镁合金构件的制造,因此拓宽了镁合金的应用前景。综述了激光选区熔化工艺参数对镁合金成形质量、组织、性能等方面的影响,并讨论了技术难题,最后展望了激光选区熔化成形镁合金的未来发展趋势。     

TiB2/AlSi10Mg选区激光熔化成形组织与性能

采用选区激光熔化成形技术制备AlSi10Mg合金和TiB2/AlSi10Mg复合材料,利用XRD、SEM、TEM、万能拉伸实验机和维氏硬度计等对TiB2/AlSi10Mg复合材料的力学性能、组织结构等进行了表征分析。结果表明：AlSi10Mg合金中加入增强相TiB2后,其SLM成形件的致密度、屈服强度和断裂强度分别由96.8%、156.3 MPa和366.3 MPa增加至99.4%、170.1 MPa和413.4 MPa。TiB2/AlSi10Mg成形件屈服强度的提升主要来源于Orowan强化、弥散强化和细晶强化。与此同时,TiB2增强相的添加使得裂纹源增加,大幅度降低了AlSi10Mg合金的塑性（从8.5%下降到4.2%）,其断裂机制由准解理断裂转变为解理断裂。     

选区电子束熔炼Ti-6Al-4V钛合金的绝热剪切各向异性

使用分离式霍普金森压杆对选区电子束熔炼的Ti-6Al-4V合金棒材进行动态加载,通过动态加载曲线对比、X射线衍射及金相观察,分析了晶界和hcp-α相取向对纵/径向试样绝热剪切行为的影响。结果表明,纵向试样的临界应变和绝热剪切形成能均比径向试样的小,即绝热剪切敏感性比径向试样的高,因此试样在纵/径方向上存在绝热剪切各向异性。在同一加载方向下,晶界与hcp-α相取向对材料流变应力的影响相反,而且hcp-α相取向的作用更强。当hcp-α相的c轴平行于加载方向时(纵向试样),材料的流变应力更大、变形做功更多、热软化效应更强,因此纵向试样更易发生绝热剪切。     

激光选区熔化成形Ti⁃12Mo⁃6Zr⁃2Fe（TMZF）合金微观组织及力学性能的研究

为了探究激光选区熔化（Selective laser melting,SLM）Ti-12Mo-6Zr-2Fe（TMZF）合金的微观组织与力学性能,采用TMZF合金粉进行激光增材制造,研究了铸造TMZF合金与SLM TMZF合金试样微观组织与力学性能的差异．结合X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TMZF合金试样的物相分布、微观组织结构、元素分布及试样拉伸断口进行了对比分析．结果表明：SLM TMZF试样与铸造TMZF试样的组织中都含有大量β-Ti组织;SLM TMZF试样的平均显微硬度为355.7±5.64 HV_0.2,铸造TMZF试样的平均显微硬度为354.8±5.44 HV_0.2;SLM TMZF试样的屈服强度为934±4.1 MPa、抗拉强度为993±2.4 MPa、延伸率为14.4±0.6 %,而铸造 TMZF试样的屈服强度为1052±12.1 MPa、抗拉强度为1055±11.7 MPa、延伸率为10.4±1.2 %．为进一步探究激光选区熔化制备TMZF的后处理打下基础．      

激光选区熔化Ti-6Al-4V合金纳米压痕尺寸效应分析

在微纳观尺度下分析纳米压痕的尺寸效应,可以为研究激光选区熔化合金材料的力学性能提供较为客观的试验依据.使用准静态法对激光选区熔化制备的原始态和退火态Ti-6Al-4V合金进行了纳米压痕试验,并根据Meyer模型和比例试样阻力模型对Ti-6Al-4V合金的载荷和接触深度进行了函数拟合.结果表明:最大载荷分别为200、30...     

基于正交试验的钛合金TC4切削参数的优化设计

钛合金TC4是机械生产制造领域重要的材料,其生产质量和加工效率对机械制造业有着重要的影响。为减小钛合金TC4的加工磨损,提高其加工精度和生产效率,采用正交试验法对其切削参数进行优化,以获得最合理的切削参数。首先,对钛合金TC4的切削参数进行正交设计,然后建立钛合金的切削有限元模型,根据设计的切削参数进行切削仿真,最后确定最优切削参数。     

基于数值模拟的TC4钛合金车削过程毛刺形成控制

以TC4钛合金的Johnson-Cook本构模型和切削磨损模型为依据,用数值模拟软件对TC4切削过程毛刺的形成进行仿真模拟,通过控制单一变量的方法,分别改变切削深度、进给速度、切削速度及切削温度等工艺控制参数,模拟了毛刺的产生、长大及断裂等过程,通过比较分析,得到了同一条件下毛刺尺寸与切削工艺参数之间的关系。最终通过合理选择切削工艺参数,有效控制毛刺的形成,提高被加工制件的表面质量和生产效率。     

TC4钛合金表面微弧氧化陶瓷涂层的摩擦学行为

在硅酸盐体系碱性溶液中,采用交流微弧氧化法在TC4钛合金基体上制备出氧化物陶瓷膜,并通过X射线衍射、扫描电镜分析了膜层的物相组成、微观结构和显微形貌。用HIT-2型球-盘摩擦磨损试验机对其耐磨性能进行了测试,分析陶瓷涂层的摩擦学行为。结果表明:微弧氧化陶瓷膜层同GCr15对摩钢球干摩擦时的摩擦系数仅为0.09左右,表面的磨损痕迹较轻微,磨损量较少,其磨损机制主要是磨粒磨损与黏着磨损;且由于在磨损过程中对摩材料转移到微弧氧化陶瓷层表面,在磨损后期呈现钢-钢对磨的规律;微弧氧化技术能够改善TC4钛合金基体的表面耐磨性。     

温度对泥岩力学性能的影响

利用MTS810电液伺服材料试验系统以及高温炉MTS652.02,在常温(25℃)～800℃条件下对泥岩试件进行了单轴压缩实验,分析了温度对泥岩的应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力及峰值应变的影响。结果表明:泥岩的弹性模量在常温～400℃范围内随着温度的升高呈现明显的增加趋势,经历600℃高温后泥岩的弹性模量开始急剧下降,在600～800℃内弹性模量提高幅度不大;泥岩的峰值应力在常温～400℃时呈明显上升趋势,温度达到600℃时急剧下降,600℃之后则呈平缓下降态势;泥岩的峰值应变在100℃以前随温度的升高变化不是很明显,在100～400℃内呈逐渐上升趋势,高于400℃后有下降趋势,当温度达到800℃时峰值应变又有小幅度的上升。     

Si添加对快速凝固/粉末冶金镁合金组织及力学性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金工艺分别制备Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn及Mg-8Al-0.5Zn-0.15Mn-2Si合金挤压棒材。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸机,研究了Si添加对Mg-Al-Zn-Mn合金显微组织及室温力学性能的影响。结果表明,与热压Mg-Al-Zn-Mn合金相比,热压Mg-Al-Zn-Mn-Si合金内晶界上网状分布的Mg17Al12相减少,晶内出现多边形状Mg2Si相。热压后的反向挤压过程中Mg-Al-Zn-Mn合金与Mg-Al-Zn-Mn-Si合金组织均发生连续动态再结晶,其中Mg-Al-Zn-Mn-Si晶粒细化较好,伸长率较大,第二相Mg2Si与基体接合良好,但Mg2Si相周围出现的应力集中导致屈服强度和抗拉强度降低。随着反向挤压温度上升,反向挤压制备的两种合金屈服强度和抗拉强度均降低,而伸长率增大。     

激光选区熔化与传统加工IN718合金的组织与性能比较研究

本文对比研究了选区激光熔化(SLM)和轧制退火IN718合金的显微组织和力学性能。结果表明：由于快速冷凝造成的不平衡凝固使得SLM合金样品具有成分偏析、晶粒细小和晶内存在大量凝固胞的组织特点;且因为外延生长,出现建造方向平行于<100>晶向的强织构;经比较,轧制退火的合金样品组织均匀,晶粒尺寸是SLM样品的3 倍,晶界和晶内分别观察到少量的laves和d相,无成分偏析和亚结构存在,由于大量退火孪晶存在而使晶粒取向分布较随机。两种样品经拉伸性能试验发现,SLM样品的屈服强度和抗拉强度分别是轧制退火态的4.6和1.3倍,而延伸率有所下降,是轧制退火态的34.4%。分析认为SLM样品中晶粒细小和丰富的凝固胞亚结构是强度高的主要原因,延伸率较比传统加工样品的延伸率大幅降低应归结为打印缺陷如孔隙和残余应力的存在。     

用价电子理论分析Y对Mg—Al合金力学性能的影响

基于EET理论,计算Y元素加入Mg-Al合金后形成的Mg-Al-Y固溶体、第二相Al2Y的价电子结构,研究价电子结构与合金固溶强化、第二相强化、高温稳定性的关系.Mg-Al-Y最强键共价电子对数nA值和共价电子密度pvc值均大于a-Mg的nA值和pvc值,表明Y元素的固溶有利于基体强度的提高.第二相Al2Y的最强键(nA=0.39704)的键合强度远大于基体a-Mg(nA=0.11199)的键合强度.因此,Al2Y极大的阻碍了位错的运动.提高了合金的强度.Al2Y的单位体积成键能力FvAl2Y值为103.81,与y-Mg17Alt2(Fvy-Mg17A112=44.22)相比较,Al2Y的高温稳定性更好.其存在有利于改善Mg-Al合金的高温性能.