电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响

采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印,利用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征,获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能,揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明:横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%,明显优于纵向打印产品材料的性能;横向打印材料在打印过程中冷却速度较快,β相先转化成α′马氏体,最后分解为α+β相组成的网篮组织;纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热,最终形成魏氏组织(过热组织)。     

热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能材料试验机研究热处理制度对选择性激光熔化成形技术(SLM)成形TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:激光成形样品的组织主要由呈外延生长的粗大柱状晶组成,原始柱状β晶粒的显微组织由大量的针状α′相组成;随退火温度升高,条状α相的宽度先增加后降低,强度降低,塑性增加;在(α+β)两相区固溶时,随固溶温度升高,α相的长宽比增加,α相的间距减小,α束集变大,强度升高,塑性降低;对比该7种热处理制度,800℃保温2 h炉冷为最佳热处理工艺,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

选择性激光熔化成形CoCrWMo合金工艺优化及摩擦磨损性能

对选择性激光熔化成形CoCrWMo合金的工艺参数进行优化,并对最佳工艺下合金试样的摩擦磨损性能进行分析。结果表明:选择性激光熔化最佳工艺参数为激光功率280 W,扫描速度800 mm?s?1,铺粉层厚0.03 mm,扫描间距0.10 mm,扫描策略为旋转扫描法（层与层之间旋转15°）。该工艺下激光体能量密度为117 J?mm?3,试样相对密度为99.4%,上表面粗糙度（Ra）为4.98 μm,显微硬度为HV 386,抗拉强度为984 MPa,屈服强度为663 MPa,断后伸长率为12.9%。在干摩擦下,CoCrWMo合金的平均摩擦系数随施加载荷的增加呈下降趋势;受磨损过程中应变诱导马氏体转变的影响,合金平均磨损率呈现先增高后降低的变化规律,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。     

选择性激光熔化7075合金组织和力学性能的研究

采用选择性激光熔化技术制备了7075铝合金,研究了激光扫描速度对7075铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:采用选择性激光熔化技术制备的7075铝合金为单相固溶体,内部有明显的裂纹存在,减小激光扫描速度可以减少裂纹的数量,但由于增加了内应力会使得裂纹开裂程度增加;锌和镁由于蒸发温度较低烧损较多,样品中锌和镁的含量随激光扫描速度的降低而降低;由于裂纹的方向性,试样在z方向的力学性能较x、y方向高;z方向的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率随激光扫描速度的降低而升高;x、y方向的抗拉强度随激光扫描速度的降低而减小。     

选区激光熔化成形用GH4169合金粉末的性能

采用真空熔炼-惰性气体雾化法制备了GH4169合金粉末,分析了粉末的粒度分布、颗粒形貌特征,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备了金相、拉伸试样,并分析了显微组织及力学性能。结果表明:气雾化法制备的GH4169合金粉末粒度呈正态分布,粒径主要在25～40μm之间,颗粒为球形或近球形,并且存在一部分"卫星球"粉末;SLM成形的GH4169合金试样退火前的平均屈服强度和抗拉强度分别为637 MPa,981 MPa,平均断后伸长率和收缩率为27.5%,50.0%,退火后屈服强度和抗拉强度增大,断后伸长率和断面收缩率有所减小,拉伸断口主要呈现韧性断裂特征。     

激光选区熔化成形TC4的电解质等离子抛光工艺与性能

利用PEP200电解质等离子抛光(PEP)设备研究了工艺参数对激光选区熔化成形TC4表面处理效果的影响。设计溶液温度、抛光电压和浸入深度对表面质量及抛光效率影响的实验,并通过对复杂零件PEP验证最佳工艺参数选择的合理性,设置电解液浓度为4%(质量分数),抛光时间为15 min。通过粗糙度仪、光学显微镜(OM)、共聚焦显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等对样件表面粗糙度(R_a)、表面形貌、三维轮廓及元素成分进行测试。结果表明,使用PEP降低激光选区熔化成形TC4零件表面粗糙度的最佳工艺参数为：抛光电压为280 V,溶液温度为90℃,浸入深度为40 mm;材料去除率的最佳工艺参数为：抛光电压为280 V,溶液温度为80℃,浸入深度为20 mm。R_a最低可降至1.906μm,材料去除率最高可达5.98μm·min^-1。复杂TC4零件整体光泽度实测可达253 GU,R_a从9.534μm下降到1.987μm,下降率达79.16%。SEM图像显示,PEP处理后TC4零件表面由喷砂冲击所造成的大量撕裂纹完全去除。三...     

选区激光熔化成形工艺参数对Fe20Cr5Al合金致密度和力学性能的影响

采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形技术进行3D打印,制备用于汽车尾气净化器载体的Fe20Cr5Al合金材料,采用响应曲面实验设计,系统研究打印参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)与打印件致密度的关系,获得SLM成形参数与致密度的关系模型以及成形参数与力学性能的关系模型,并获得最佳的SLM成形工艺参数。结果表明,SLM工艺参数对打印件致密度的影响程度按从大到小依次为激光功率、扫描速度、扫描间距;最佳的SLM成形工艺参数为:激光功率314.8 W、扫描速度1 700 mm/s、扫描间距0.06 mm,在此工艺参数下相对密度的预测值为99.74%,这与SLM成形实验结果的平均误差仅为0.16%,模型具有较高的可靠性,在优化工艺参数下的平均实际相对密度达到99.58%,抗拉强度为616.44 MPa,伸长率为1.513%。     

选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al₁₁Ce₃相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_11...     

选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。     

选区激光熔化工艺参数对气雾化 316L不锈钢粉末成形制品性能的影响

本研究系统考察了激光功率和扫描速度对316L不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温/冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功率为350 W,扫描速度为1750 mm/s时,SLM成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为731 MPa、屈服强度为638 MPa、断后伸长率为40.0%,致密度为96.27%。     

原料粉末对NiTi的选区激光熔化成形件性能的影响

分别以Ni+Ti元素混合粉末和NiTi预合金粉末为原料,采用选区激光熔化工艺打印成形.重点研究了在相同打印工艺参数下原料粉末对成形件致密度、物相组成、显微组织、显微硬度的影响,从而反馈说明所用打印粉末对成形件性能的影响.结果 表明:在相同打印工艺参数下,整体上NiTi预合金粉末成形件的致密度较高,而Ni+Ti混合粉末成...     

选择性激光熔化成形17–4PH不锈钢研究

选择性激光熔化技术具有一次成形、节省原材料、可成形任意复杂结构工件及性能优良等特点,是17–4PH不锈钢成形研究的新方向。本文综述了近几年选择性激光熔化制备17–4PH不锈钢研究现状,包括工艺参数对17–4PH不锈钢性能的影响,热处理和热等静压对17–4PH不锈钢力学性能的改善,不同成形方式和不同后处理17–4PH不锈钢的显微组织变化,以及在选择性激光熔化成形17–4PH不锈钢过程中出现的问题和发展趋势。     

选择性激光熔化镍基高温合金的工艺优化

采用实验设计田口法及响应面法,对镍基高温合金选择性激光熔化过程中的三个工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)进行优化,以成形样品的相对密度作为评价标准,研究工艺参数对最终试样相对密度的影响.基于方差分析、信噪比、主效应图、响应曲线图等,分析各因素及其之间的相互作用对样品相对密度的影响.研究结果表明,不同工艺参数对试样...     

热处理对选区激光熔化成形Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响

通过激光选区熔化成形工艺制备Ti-22Al-25Nb合金,在此基础上研究不同热处理制度对微观组织组成、形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,打印成形态的Ti-22Al-25Nb合金组织具有明显的横纵向差异,呈现沿Z轴向外延生长的柱状晶特征,微观组织组成主要为B2相,晶界和晶内均无明显α₂和O相析出。当热处理温度升高至1 080℃后会发生柱状晶向等轴晶转变,由于晶界对协调塑性变形和抵抗裂纹扩展能力较差,导致其强度较低、塑性较差;在O+α₂+B2三相区960℃热处理,可保持柱状晶的形貌特征,晶内二次析出O相板条的尺寸主要与时效温度有关,O相析出尺寸随时效温度降低而减小,弥散析出的多尺度O相起主要强化作用,连续的B2相基体有利于塑性变形,晶界不连续析出相有利于协调塑性变形和抵抗裂纹沿晶扩展,HT2和HT3制度的强度和伸长率更高,断口也呈现明显的韧性断裂特征,最终优选960℃/2 h+820℃/6 h的热处理制度组合,室温拉伸性能可达到Ti₂AlNb锻件的力学性能水平。     

倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

不同扫描策略下钛合金选择性激光熔化过程层间温度场的数值模拟

为了改善选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)过程的层间温度分布、 降低层间热积累,采用移动热源法和生死单元技术对激光光斑定向移动和金属粉末逐层铺设过程进行数值模拟,研究了不同层间时间间隔和扫描策略对各层扫描路径及其特征点温度的影响.研究结果表明:层间时间间隔越小,各扫描路径层间热积累...     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

选区激光熔化成形Al系高熵合金的研究进展

高熵合金打破传统合金设计的桎梏,以其优异的性能成为21世纪热点材料之一,其中Al系高熵合金尤为突出.选区激光熔化技术(Seletive Laser Melting,SLM)是一种可以直接制造出复杂三维金属零件的增材制造技术,无需制作模具,省去了模具设计和制造的时间,极大地缩短了产品研发周期,节约了研发成本,具有可行的经...     

镍铬合金选区激光熔化成形非水平悬垂结构的工艺策略试验研究

非水平悬垂结构是选区激光熔化(SLM)成形复杂零件中较为典型的结构,其成形缺陷如翘曲变形、悬垂物、挂渣等较多,故研究悬垂结构选区激光熔化(SLM)成形中的工艺缺陷,改变和优化工艺策略,提高悬垂结构打印的精度和质量,对SLM技术的大规模推广和应用具有积极的作用。研究了选区激光熔化成形试验中,在极限成形角度附近,不同激光功率(100, 150, 200 W)和不同扫描策略如线扫描、棋盘扫描、条形扫描策略下,镍铬合金钢成形悬垂结构的精度和表面质量。根据不同策略的比较结果,提出了"回"字形完全填充扫描策略,并进行了试验验证。试验表明:镍铬合金钢在极限成形角度附近成形的悬垂结构,能够保证良好的成形精度和工艺效果,基本避免了翘曲、悬垂物等缺陷的产生。比较明显的成形缺陷有表面未熔缺陷和上下悬垂面挂渣缺陷,这些缺陷严重影响了表面粗糙度和成形精度,采用缩小点距、线间距的"回"字形完全填充扫描策略可获得最低的表面粗糙度值和较好的成形效果。     

硬质合金刀具铣削参数对激光熔覆TC4合金切削力的影响

为了提高激光熔覆TC4合金切削加工性能,通过设计高速铣削测试方案比较了TC4合金在铸造与激光熔覆条件下的切削性能差异。研究结果表明：激光熔覆钛合金在采用铣削加工过时表现出各向异性,铣削方向与熔覆轨迹一致,主切削力高于90°方向。在采用铣削方式处理钛合金时,主切削力随着单齿进给量不断增大而持续增大,主切削力随着切削刃不断增大而升高。主切削力在铣削深度增大的条件下呈线性上升,导致切削刃的切削抗力升高。铣削速度在100～400 m/min范围内,削主切削力在铣削速度逐渐增大的情况下呈现上升趋势。