丝材电弧增材制造技术研究现状及展望

丝材电弧增材制造技术因其成形速度快、成形件尺寸灵活等优点受到越来越多的关注,尤其是大尺寸、复杂形状构件的高效快速成形,丝材电弧增材制造有着其独特的优势。介绍了丝材电弧增材制造技术的工艺过程,从丝材电弧增材制造成形件的成形工艺及表面质量研究、成形件组织性能研究以及成形件残余应力研究三个方面综述国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,总结该技术现阶段在航空航天领域的应用情况,指出研究人员对丝材电弧增材制造技术的相关研究工作聚焦于工艺优化和过程控制两个方向,怎样才能通过熔滴的平稳过渡获得高质量的成形件,如何有效控制逐层堆积过程中晶粒及显微组织变化,以抑制零件内部不良组织的产生是需要继续研究的问题。     

激光增材制造钛合金温度场数值模拟

利用ANSYS软件生死单元法,建立了激光增材制造钛合金温度场数值模型,模型中考虑了材料的相变潜热、材料的热物性参数随温度的变化以及激光增材过程中的热传导及与外界的换热;分析了激光扫描速度、激光功率对激光增材制造钛合金温度场的影响。结果表明:随激光功率的提高,激光扫描到相同位置的最大温度增加;随激光扫描速度的增加,激光扫描到相同位置的最大温度降低;在激光增材制造过程,由于激光束在空间的位置随时间的变化而改变,在激光扫描到增材区域,该区域温度快速增加;在激光离开增材区域时,由于热传导、与外界换热等综合作用,该区域的温度快速降低。     

增材制造金刚石工具研究现状及展望

随着金刚石工具朝着形状复杂化、结构精密化、性能高端化等方向发展,常规金刚石制造工艺受成形原理限制较难满足上述要求,亟须寻求新的金刚石工具制造工艺。增材制造是一项新兴的、降三维制造为二维制造的技术,近年来开始应用于复杂结构金刚石工具的制造。本文综述了激光选区熔化、激光选区烧结、立体光固化成形等目前主流增材制造工艺成形金刚石工具的研究进展,详细介绍了3种工艺的成形原理,重点阐述了不同工艺中金刚石与胎体材料的界面结合问题,简要对比了3种增材制造工艺成形金刚石工具的差异。最后,对未来增材制造金刚石工具的研究重点进行了展望。      

多材料增材制造研究现状及展望

随着高端装备对构件性能要求的不断提升,比如一个构件的不同位置需分别实现高强度、高韧性、高导热、耐腐蚀,增材制造亟需从单一材料结构向多材料结构突破,面向构件性能最优的多材料增材制造也成为研究热点.按增材制造材料大类划分,分别概述了聚合物、金属和陶瓷多材料增材制造技术原理、成形系统构建与优化、材料结合界面宏微观特性;介绍了...     

激光增材制造设备现状及发展

激光增材制造技术主要包括粉末床熔融(PBF)和定向能量沉积(DED),粉末床熔融指的是激光选区熔化(SLM),定向能量沉积指的是激光近净成形(LENS).伴随着这些技术"诞生"了相应的激光增材制造设备.以华南理工大学相应设备研发为例,介绍了相关技术设备现状,并展望了激光增材制造设备未来的发展.     

金刚石磨粒工具增材制造技术现状及展望

金刚石磨粒工具是工程陶瓷、玻璃、半导体等硬脆材料高效精密加工的重要手段。日益提升的零件制造质量、成型要求和加工效率给金刚石磨粒工具带来了巨大挑战,工具结构改进已成为应对这一挑战的关键,但却给工具制造带来了难题。近年来,增材制造技术因其优异的复杂结构成型能力而备受关注。采用增材制造技术进行金刚石磨粒工具制备也已被业界视为解决复杂结构磨具高效成型的潜在手段并成为研究热点。立足于目前已有的相关研究报道,以光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术（SLS）、激光选区熔化技术（SLM）为主,总结现有增材制造技术在金刚石磨粒工具制备方面的研究进展,分析其在制造工艺上的不同特点,并对未来利用该类技术制备金刚石磨粒工具进行展望与建议。     

激光增材制造钛合金织构跨尺度分析

针对增材制造钛合金的组织特点,采用EBSD以及XRD的方法对增材制造TC11合金进行了织构分析,探讨TC11合金从微米级微观织构到厘米级宏观织构的变化规律,分析了EBSD扫描面积大小对织构分析结果的影响.结果 表明,采用大面积EBSD拼接扫描的织构分析结果与XRD宏观分析结果一致.TC11合金β相具有<001>∥沉积方...     

增材制造技术制备纯钨的研究现状及展望

钨具有高熔点、高热导率、低溅射等优点,已广泛应用于航空航天、医疗设备、武器装备等尖端领域.但较高的熔点和低温脆性使得其不适合采用传统铸造及机加工成形,尤其是传统的烧结技术制造存在密度低、强度低等缺点,而增材制造技术既可以避免钨加工过程中的低温脆断,又可以满足制备复杂结构的要求,将成为制造纯钨的有效方法之一.综述了激光选...     

增材制造TiAl合金的研究现状及展望

TiAl合金具有高比强度以及优异的抗氧化、高温抗蠕变性能等优点,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而,TiAl合金室温塑性差、加工成形困难,且传统制备TiAl合金技术效率低、成本高,严重制约了其工程应用。近年来,增材制造技术因其效率高、成本低等优点,在制备TiAl合金方面优势明显。本文首先介绍了TiAl合金的基本特性,然后分别从传统制备工艺、激光增材制造、电子束增材制造以及电弧增材制造几个方面综述了国内外制备TiAl合金技术的研究现状,总结了增材制造TiAl合金力学性能的研究进展及其改善方法,最后分析了增材制造TiAl合金技术的未来研究目标和发展趋势。     

基于CMT的钛合金电弧增材制造技术研究现状与展望

钛合金高强度、高耐热的特性决定了其在航空航天、船舶制造等领域的广泛应用,但由于钛合金的难加工性,使得传统锻造+机加的方式模具损耗严重、制造周期长。增材制造作为一种制造成本低、成形效率高的绿色化制造工艺,凭借其无需模具、直接成形的优势在钛合金制造领域受到国内外学者的广泛关注。电弧增材制造技术相较于其他增材工艺(如激光增材制造、电子束增材制造等)沉积效率更高,不受零件尺寸的限制,在大型和超大型结构件的制造中具有突出优势,其中基于冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)的电弧增材制造技术由于沉积过程更稳定、热输入量更低,已逐渐成为钛合金增材制造领域的研究热点。文中对基于冷金属过渡的钛合金电弧增材制造技术的研究现状进行综述,介绍钛合金打印件的微观组织和力学性能特征,总结分析了成形参数对打印件微观组织与力学性能的影响规律,并概述了形核条件调控、轧制和超声冲击等辅助技术对打印件微观组织与力学性能的影响机制,最后展望了钛合金CMT电弧增材制造的未来发展趋势。     

激光直接沉积增材制造钛合金超声检测方法研究

激光直接沉积增材制造技术已应用于航空航天、机械和电力领域的框架、横梁及特殊结构部件。增材制造工艺不同于传统制造工艺,增材制造钛合金容易出现气孔、未熔合孔洞、层间未熔合和裂纹等缺陷。本文采用超声水浸C扫描、双晶探头接触法和超声相控阵全聚焦法等超声检测方法,对增材制造钛合金内部的未熔合孔洞和层间未熔合缺陷进行了研究和探讨。为有效控制增材制造钛合金产品的内部质量提供技术支持。     

丝材增材制造技术研究现状与展望

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,所用材料分为粉末和丝材,以丝材为材料的增材制造技术具有沉积率高、成分均匀、致密性高等优点。从热源角度分类,综述了丝弧增材制造技术、激光送丝熔覆增材制造技术、电子束熔丝沉积快速成形技术三种技术的原理、研究现状,并指出丝材增材制造技术具有巨大的发展潜力及良好的应用前景,未来主要研究将会在三个方向:一是研究多种热源混合,二是复合材料生产,三是材料的精确成形。     

激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。     

增材制造钛合金激光喷丸组织及热稳定性研究进展

首先对激光喷丸作用机理进行了概述;其次回顾了国内外激光喷丸改进增材制造钛合金组织性能的研究现状,在此基础上重点讨论了激光喷丸在增材制造中应用受到限制很大程度是由于存在大量非平衡组织,在热力学作用下会转向平衡态致性能改变;进而总结了目前一些从热力学及动力学上对稳定激光喷丸纳米晶组织所做的尝试及难题,创新提出利用激光喷丸良好扩散性能引入渗氮可析出氮化物、固溶原子等阻碍晶界迁移;最后提出该领域的研究方向以及全面建立增材制造钛合金-激光喷丸-热稳定性数据库以促进本领域发展。     

增材制造技术国内外研究现状与展望

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能. 结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异：构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%. 对增材构件进行825 ℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.     

激光复合制造技术研究现状及展望

综述了国内外激光复合制造技术的研究现状,从激光复合焊接技术、激光复合切割/打孔、激光复合表面改性和激光复合成形等四个方面阐明了激光复合制造技术的优势,明确了激光复合制造的内涵概念,并根据激光复合制造技术目前的研究现状和未来的发展趋势,指出了激光复合制造技术在协同作用机理、工艺优化、智能化控制及成套设备等方面面临的挑战。     

激光增材修复TC6钛合金工艺性能研究

在TC6钛合金上进行激光增材TA15粉末试验,利用WDW-100试验机测量增材修复后试样的抗拉强度,利用冲击韧性试验机测量修复后试样的冲击韧性,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析接头的力学性能及接头显微组织构成。研究结果表明:TC6损伤激光增材修复接头成形良好,接头界面结合处无裂纹、气孔。接头抗拉强度可达1 000 MPa,冲击韧性可达27.5 J/cm~2,试样断裂于靠近TC6母材的热影响区;TC6激光增材最佳工艺参数为:激光增材粉末TA15,激光功率1 400 W,扫描速度0.01 m/s,送粉器读数low%(英文),载粉气8 L/min,搭接率40%,光斑直径2 mm,单熔覆层高度0.3 mm;TC6激光增材接头由焊缝区、熔合区、热影响区、母材组成。焊缝区主要是细小的针状马氏体;熔合区半融化的晶粒主要是基底外延生长的β柱状晶,并且熔合区由粗大的柱状晶组成,晶粒呈"八"字形生长;热影响区主要为α'片状马氏体。     

激光增材制造钛合金冶金组织特征及其调控方法综述

增材制造技术是近年来迅速发展起来的一种快速成型技术,由于其诸多优点,如制造周期短、成本低、可制造复杂零件等而被广泛应用。本文介绍了增材制造的分类以及冶金组织特征,增材制造过程特殊的超常冶金过程,导致钛合金冶金组织存在(1)显著的粗大柱状晶,且随着制造方法的改变,柱状晶尺寸发生变化;(2)组织分布存在不均匀,包括相分布和晶粒尺寸分布不均性等。围绕增材制造冶金组织问题, 系统阐述了改善冶金组织的方法,主要包括改变工艺参数,外场辅助,如磁场、超声场,在线轧制塑性变形,添加形核剂来细化晶粒等。论文系统阐述,将为未来增材制造组织改善提供借鉴。     

西马克增材制造技术研究

西马克集团增材制造研发中心,将增材制造产业的整个价值链作为研究方向,其研发制造的雾化粉末设备,可以生产高品质的金属粉末,具有成本低、效率高的优势。该设备集成了卫星粉防控技术,极大地降低了不合格粉末颗粒的含量,同时,通过对雾化过程进行CFD计算流体动力学仿真(以下简称"CFD仿真"),优化了紧耦合喷嘴的设计,提高了金属粉末的性能和收得率。     

激光快速增材制造技术在国防科技中的应用现状与展望

科技在现代国防建设和军事战争中发挥着越来越重要的作用,武器装备在大国博弈中占据的重要程度也越来越高。与此同时,装备的耗损速度也在不断加大,这导致在现代战争中,装备的快速修复成了一个重要的问题。传统的维修方法成本高、维修周期长且所需设备复杂多样,而激光快速增材制造技术能够满足在复杂环境下进行快速装备维修与再制造的需要,保障设备和装备的及时补充。本文概述了当前激光增材制造技术在现代国防军事科技中的研究与应用现状,具体介绍了近现代激光熔融沉积技术、激光立体光固化技术、选择性激光烧结技术和激光选区熔化技术等激光快速制造技术在陆军、空军航空航天和海军上的应用实例。同时,也针对性地讨论了当前激光增材制造技术所面临的技术难题和应用短板。结合社会科技发展现状,对所暴露出的不足提出了理论性的指导意见,最后对激光快速增材制造技术的发展方向进行了展望。