铝(镁)合金消失模铸造近净成形技术研究进展

阐述了铝(镁)合金消失模铸造技术的研究现状,着重介绍了铝(镁)合金消失模铸造在金属液充型、振动凝固、压力凝固以及消失模壳型铸造等技术方面的最新研究进展。研究表明,铝(镁)合金在消失模铸造过程中,需重点解决针孔、缩松等缺陷,提高液态合金的充型能力和铸件的力学性能;通过采用振动凝固和压力凝固的手段,可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术,可以解决普通消失模铸造易于出现的孔洞和夹杂等缺陷以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件的新方法。     

钛合金精密铸造陶瓷型壳性能的研究

获得高质量精密铸造钛合金铸件的关键是制备出高质量的陶瓷型壳 .本文对Y/Y、ZY/ZY和TJ/ZC等三种面层材料的性能进行了研究 ,主要包括TG/DTA测试、型壳强度测试以及热膨胀性能测试 .实验表明 ,TJ/ZC材料是钛合金精密铸造理想的面层材料 .     

增材制造技术在航空铸造领域的应用

增材制造技术是一种兼顾精准成型和高性能的一体化制造技术,其产品因生产周期短、成本低和复杂结构构件制备等方面的优势而备受关注,在多个领域都有所应用。铸造技术作为一种典型的传统工艺,在复杂结构构件和大型件制造方面也具有独特优势,即使在材料加工技术日新月异的今天也无法被取代,但铸造技术也因为长周期、复杂成型件的冶金及尺寸缺陷控制困难等因素的限制,需要谋求新的工艺发展方向。对于航空铸件而言,缩短研制周期,提高冶金质量尤为重要,本文旨在探讨增材制造技术在航空铸件制造方向的应用,将增材制造技术与传统的铸造技术进行深度融合,实现航空铸件短周期、低成本、高性能、精确成型和功能优先设计。     

镍基高温合金增材制造研究进展

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能,能实现复杂构件精密成形,且制备过程中材料浪费少,有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等,粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件,但制造速度相对较慢,且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高,可用于制备功能性梯度材料,但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本,适用于大型零件的快速制造,但其制备的合金表面粗糙度较差,需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625,Hastelloy X等固溶强化型和IN718,CM247LC,IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比,增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特...     

高温合金扩压器整体精铸过程的数值模拟及工艺优化

为了完成某航空发动机扩压器部件的整体精密铸造,提高铸造的合格率,降低铸造成本,采用ProCAST数值模拟技术对铸造过程进行了模拟.模拟结果表明:当型壳采用保温毡包裹,保温温度为1 050℃时,铸件下端加强筋附近出现了分散状的缩松;对出现疏松的部位采用铁砂制备型壳,熔注时型壳下部采用河砂保温,型壳上部仍然采用保温毡进行保温,保温温度改为1 100℃,模拟出铸件加强筋部位的疏松缺陷减少,甚至消失.实物熔注结果表明,采用ProCAST软件对扩压器铸件精铸工艺参数的模拟结果与实物浇注缺陷吻合.     

镍基高温合金增材制造研究进展EICSCD

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能,能实现复杂构件精密成形,且制备过程中材料浪费少,有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等,粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件,但制造速度相对较慢,且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高,可用于制备功能性梯度材料,但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本,适用于大型零件的快速制造,但其制备的合金表面粗糙度较差,需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625,Hastelloy X等固溶强化型和IN718,CM247LC,IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比,增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特微观组织,还形成了独特的熔池组织及位错胞结构。但是,通过增材制造得到的合金一般还需要进行热处理,对晶粒组织、析出相等进行调控,从而影响合金的力学性能。此外,增材制造镍基高温合金的力学性能还与具体制备方法和合金种类有关。尽管目前增材制造已被广泛用于镍基高温合金的制备,但仍面临组织与性能存在各向异性、高性能合金开裂敏感性高以及缺乏相应的规范和标准等问题,将来需要在热处理、专用合金的定制与开发、探索工艺-结构-功能关系以及计算建模等方面深入探索。     

新式布局的真空等轴晶精密铸造炉

本文论述了一种新式布局的真空等轴晶精密铸造炉,该设备是为了替代传统立式等轴晶精密铸造炉,用于生产薄壁、大尺寸铸件及低温浇铸件等.它采用了卧式布局、内置模壳加热器、同轴水冷电缆、线圈平移机构等一系列创新理念与技术.该设备还具有良好的扩展功能,通过更换功能部件可实现细晶铸件的生产.     

失泡铸造法可制备复杂镁汽车部件

据美国Eck工业公司的科研人员称，失泡或失模铸造(EPC)工艺可以低成本制备极其复杂的部件模型。失泡铸造法是美国铸造协会(AFS)与该公司合作的研究项目，可作为传统高压模铸和精密砂铸法的备选方法。     

一种大型真空精密铸造炉结构布局的研究

本文首先分析了真空精密铸造炉在国内外的主流形式,并分析这些形式面对大型精密铸造时的不足.然后针对这些不足提出一种用于大型真空精密铸造炉结构布局及其衍生炉型.最后探讨了这种新的结构布局的发展机遇与前景.     

熔模精密铸造技术研究进展

熔模精密铸造是一种原料利用率高的近净成形技术,适合难加工类零件和复杂薄壁件的精密成形,是航空航天、先进制造等领域高附加值精密部件的重要生产技术。以高温合金、钛合金和钛铝金属间化合物为例,概述了熔模精密铸造技术在航空发动机叶片领域的应用,综述了型壳材料与型芯成形等技术的发展历史与研究现状。主要围绕耐火材料介绍了高温合金、钛合金等金属精密铸造型壳技术的特性与优缺点,重点介绍了氧化物陶瓷型壳的发展情况,最后结合金属-陶瓷界面反应和铸件氧含量控制这两个突出问题,评述了熔模精密铸造技术目前存在的难题与发展前景。     

Drying conditions and their effect on ceramic shell investment casting process

Abstract

The ceramic shell investment casting process has gained an important position in the family of precision casting techniques owing to the scientific advances in many of its aspects, such as binder solutions, refractory materials, pattern materials, and in the manufacturing process. In this endeavour an effort was made to investigate the effect of drying conditions on the performance of ceramic shell moulds. The binder used in this work was an acetone based polysilicic acid, which had been considered as an alternative to the conventionally used binders (namely, ethyl silicate, colloidal silica aquasols etc.). The effects of drying conditions were observed on ceramic wafers, prepared from the slurry, made of fused silica and the binder. The wafers were dried at different temperatures and relative humidity conditions. The effect of drying conditions was observed through the measurement of compressive strength of the ceramic shell wafers. The binder was also subjected to various drying conditions and the characteristic changes of the binder solutions were investigated.     

硬质合金粉末挤出打印中增材制造工艺及其显微结构

粉末挤出打印(PEP)是基于传统金属注塑成型和3D打印相结合的新型增材制造技术,具有打印材料范围广、打印成本低等巨大优势。以WC-13Co硬质合金的PEP增材制造为核心,以热塑性打印材料为重点研究对象,开发打印原料的材料体系,研究打印原料的均匀性、流变性能、成形性能、黏结剂的脱除工艺以及烧结工艺对打印件显微结构及力学性能的影响机制。独立开发了硬质合金PEP打印专用的有机黏结剂材料体系,通过EDS分析黏结剂在打印坯体中分散均匀性。采用两步法脱脂工艺可以完全脱除打印坯体中的黏结剂,并结合真空烧结,在1450 ℃下保温60 min,成功制备高性能硬质合金打印件。研究结果发现打印件线收缩率为17.8%,WC晶粒尺寸分布均匀,维氏硬度1410HV₃₀。本研究采用PEP增材制造技术制备了高性能、打印件尺寸可控的硬质合金材料,为硬质合金的增材制造探索出一条有效的技术路线。     

陶瓷材料增材制造技术研究进展

增材制造技术是20世纪90年代出现的,以高能束为基础通过逐层叠加材料得到终产品的快速成形技术。以选择性激光烧结/熔融为主线,综述了陶瓷材料增材制造技术的发展历程,概述了间接法和直接法的原理、特点以及其局限性,指出要解决陶瓷制品增材制造存在的问题,必须加强相关理论研究,优化粉末质量和后处理工艺,以及探索合适的工艺参数。     

Development of Bioimplants with 2D, 3D,and 4D Additive Manufacturing Materials

Over the past 30 years, additive manufacturing (AM) has developed rapidly and has demonstrated great potential in biomedical applications. AM is a materials-oriented manufacturing technology, since the solidification mechanism, architecture resolution, post-treatment process, and functional application are based on the materials to be printed. However, 3D printable materials are still quite limited for the fabrication of bioimplants. In this work, 2D/3D AM materials for bioimplants are reviewed. Furthermore, inspired by Tai Chi, a simple yet novel soft/rigid hybrid 4D AM concept is advanced to develop complex and dynamic biological structures in the human body based on 4D printing hybrid ceramic precursor/ceramic materials that were previously developed by our group. With the development of multi-material printing technology, the development of bioimplants and soft/rigid hybrid biological structures with 2D/3D/4D AM materials can be anticipated.     

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。     

Application of additive manufacturing techniques in sports footwear

Additive manufacturing (AM) enables faster prototype development for design visualisation, performance studies and personalisation in the sports footwear industry. Among the available AM techniques, stereolithography (SLA), PolyJet (PJ), selective laser sintering (SLS) and three-dimensional printing (3DP) have been used for sports footwear prototyping. A five-point scoring system was used to rate the performance of AM techniques in four important characteristics namely accuracy, surface finish, range of materials supported and building time. Key elements of AM-based footwear personalisation and customisation methodology were also discussed.     

3D打印陶瓷铸型研究与应用进展EI北大核心CSCD

陶瓷铸型是一类应用于熔模精密铸造领域、用于成型铸件内外部结构的复杂部件。随着铸件复杂度的提升,需要更加精细、复杂的铸型来满足铸造需求,然而传统的陶瓷铸型成型手段如注射成型等存在成本高、研发周期长等问题,难以满足复杂精细结构的成型要求。3D打印技术作为一种快速成型手段能够精准成型复杂精细结构,将其应用于铸型生产,不仅能够解决复杂结构的成型问题,同时也能降低生产成本、缩短生产周期。本文主要阐述了3D打印技术在陶瓷铸型生产中的应用,从应用于铸型3D打印陶瓷材料的种类及特性、典型铸型3D打印技术及铸型打印后处理手段三个方面对3D打印技术陶瓷铸型的研究与应用进行介绍,并对该技术未来的发展进行展望,指出3D打印技术能够有效解决复杂陶瓷铸型的成型问题,从而满足复杂空心结构金属件的铸造需求。     

非氧化物陶瓷光固化增材制造研究进展及展望

目前光固化3D打印技术因打印成型精度高而被广泛应用于陶瓷增材制造, 其中非氧化物陶瓷如碳化硅、氮化硅等因打印材料粉体折射率和吸光度比较高, 光固化陶瓷浆料存在分散稳定性差、入射光难穿透并产生光固化反应的固化层厚度低等问题, 导致其固含量很难提高甚至于无法打印成型。高固含量的非氧化物陶瓷打印成型成为光固化3D打印的主要难点, 吸引了广大学者对其光固化机理、粉体调控等机制进行研究。本文系统地总结了几种非氧化物陶瓷光固化浆料的制备、光固化成型、有机物去除及烧结致密化的研究工作, 并就如何对光敏树脂组成进行调节、对陶瓷粉体进行改性的几种方法进行分析与讨论, 针对性地提出创新方案来改善非氧化物陶瓷的浆料性能、光固化打印优化和致密化缺陷修复及性能提升, 最终推动大尺寸、复杂结构的非氧化物陶瓷部件光固化增材制造高精度制备技术的进步。     

Powder bed binder jet 3D printing of Inconel 718: Densification,microstructural evolution and challenges☆

Traditional manufacturing of Inconel 718 components from castings and thermomechanical processing routes involve extensive post processing and machining to attain the desired geometry. Additive manufacturing (AM) technologies including direct energy deposition (DED), selective laser melting (SLM), electron beam melting (EBM) and binder jet 3D printing (BJ3DP) can minimize scrap generation and reduce lead times. While there is extensive literature on the use of melting and solidification based AM technologies, there has been limited research on the use of binder jet 3D printing. In this paper, a brief review on binder jet additive manufacturing of Inconel 718 is presented. In addition, existing knowledge on sintering of Inconel 718 has been extended to binder jet 3D printing. We found that supersolidus liquid phase sintering (SLPS) is necessary to achieve full densification of Inconel 718. SLPS is sensitive to the feedstock chemistry that has a strong influence on the liquid volume fraction at the processing temperature. Based on these results, we discuss an empirical framework to determine the role of powder particle size and liquid volume fraction on sintering kinetics. The role of powder packing factor and binder saturation on microstructural evolution is discussed. The current challenges in the use of BJ3DP for fabrication of Inconel 718, as well as, extension to other metal systems, are presented.     

A review on powder-based additive manufacturing for tissue engineering: selective laser sintering and inkjet 3D printing

Since most starting materials for tissue engineering are in powder form, using powder-based additive manufacturing methods is attractive and practical. The principal point of employing additive manufacturing (AM) systems is to fabricate parts with arbitrary geometrical complexity with relatively minimal tooling cost and time. Selective laser sintering (SLS) and inkjet 3D printing (3DP) are two powerful and versatile AM techniques which are applicable to powder-based material systems. Hence, the latest state of knowledge available on the use of AM powder-based techniques in tissue engineering and their effect on mechanical and biological properties of fabricated tissues and scaffolds must be updated. Determining the effective setup of parameters, developing improved biocompatible/bioactive materials, and improving the mechanical/biological properties of laser sintered and 3D printed tissues are the three main concerns which have been investigated in this article.