激光熔化沉积AlSi10Mg及气孔对力学性能的影响

采用激光熔化沉积的方法对AlSi10Mg增材制造,制备出致密度大于99%、抗拉强度350 MPa左右、延伸率8%的薄壁墙体试件,利用光学显微镜与扫描电镜分析了沉积态的组织。发现即使增材制造过程水氧含量（体积分数,下同）均控制在1×10^-5以下,试件内部仍存在一定的气孔缺陷,气孔均为直径100 μm以下的氢气孔。进一步试验表明,环境中的氧体积分数与气孔率呈正相关关系。在保持环境湿度和温度不变的情况下,环境氧含量由1×10^-5增加到1×10^-3,气孔直径略微增大,气孔率由0.45%增大到2.71%,气孔率增加近5倍,同时抗拉强度降低100 MPa左右,降幅超过30%,延伸率降幅超过20%。最后探讨了氢气孔在激光熔化沉积制造的试件中产生的机理,给出了利用激光熔化沉积工艺制备稳定的AlSi10Mg合金的策略。     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究Al Si7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350 W、扫描速度1 400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

添加碳纳米管对选区激光熔化AlSi10Mg合金缺陷的影响

利用选区激光熔化成形技术制备了纯AlSi10Mg合金及碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)-AlSi10Mg复合材料。当添加CNTs含量为0.05%(质量分数)时具有一定增强效果,但随着CNTs添加量增大,复合材料性能却因为缺陷的增加而明显下降。木实验利用纳米CT技术对纯合金及CNTs(0.5%)-AlSi10Mg复合材料进行缺陷的三维重构。结果表明,添加0.5%的CNTs后,成形缺陷体积所占比例由12%增加至46%;气孔型缺陷数量明显增加,并且等效直径相对较大。CNTs在粉体中的团聚及对气体的吸附作用是两种类型缺陷增加的根本原因。     

热处理对激光选区熔化AlSi7Mg合金微观组织和拉伸性能的影响

采用退火和固溶时效两种热处理方法对激光选区熔化(SLM)技术成形Al Si7Mg合金沉积态试样进行热处理试验,对热处理试样微观组织、拉伸性能和断口形貌进行分析。结果表明:沉积态试样微观组织主要由网状Si相和α-Al基体组成。经350℃/3 h/空冷(AC)退火后,在Al基体中形成尺寸约0.5μm的颗粒状Si析出相,横向试样抗拉强度和屈服强度由沉积态的435.78 MPa和299.23 MPa分别下降到210.35 MPa和152.01 MPa,伸长率由14.36%增加到30.83%。经535℃/3 h/水淬(WQ)+150℃/6 h/AC固溶/时效处理后,在Al基体中形成尺寸约2～3μm的颗粒状Si析出相,横向试样抗拉强度和屈服强度分别下降到349.27 MPa和309.67 MPa,伸长率增加到17.12%。本试验条件下,采用535℃/3 h/WQ+150℃/6 h/AC固溶时效热处理方法可获得较好的抗拉强度和伸长率匹配度。     

热处理对激光选区熔化AlSi7Mg合金显微硬度的影响

研究了激光选区熔化(SLM)成形Al Si7Mg合金沉积态、不同退火态(250℃/3 h、300℃/3 h、350℃/3 h)及不同固溶/时效态(520℃/3 h/水淬(WQ)+150℃/6 h、535℃/3 h/WQ+150℃/6 h、550℃/3 h/WQ+150℃/6 h)的微观组织和显微硬度。结果表明:沉积态微观组织主要由网状Si相和α-Al基体组成,显微硬度达到(110.52±5.91)HV。随着退火温度的升高,网状微观组织逐渐消失,显微硬度降低,350℃/3 h退火态的显微硬度降低至(74.32±1.35)HV。固溶/时效态网状微观组织消失,颗粒状Si析出相分布在Al基体中。随着固溶温度的升高,微观组织中Si颗粒的尺寸变大,显微硬度增加,550℃/3 h/WQ+150℃/6 h固溶/时效态的显微硬度可达(129.18±3.21)HV。随着退火温度固溶温度的升高,热处理态微观组织比沉积态更加均匀,显微硬度值离散程度降低。     

能量密度对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响

通过对影响选区激光熔化(SLM)成形件致密度的主要因子—激光功率和扫描速度进行参数设计,引入三种能量密度模型,分析能量密度对SLM成形AlSi10Mg合金致密度的影响.结果表明:能量密度过高或过低均不能得到最佳致密度,合适的激光能量输入才能提高零件的致密度;当光斑直径为30 μm,能量密度相同时,激光功率150 W成形...     

热处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金力学性能与组织的影响

进行了激光选区熔化AlSi10Mg合金退火态显微组织观察、力学性能测试,并对AlSi10Mg合金进行不同热处理。结果表明,激光选区熔化AlSi10Mg合金的力学性能优于ZL104和LD2合金,扫描方向组织呈扫描道带状堆积结构,成形方向呈不规则的鱼鳞状结构;随着固溶温度从525℃提高到545℃,AlSi10Mg合金的抗拉强度和屈服强度均降低,伸长率和断面收缩率均有降低的趋势,显微组织过烧现象越来越严重,导致AlSi10Mg铝合金力学性能随之下降。从力学性能和金相组织综合考虑,AlSi10Mg铝合金在525℃下固溶最佳。     

固溶处理对选区激光熔化AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.64%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度为80HV,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。     

热处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用激光选区熔化制备了致密度达99.63％、力学性能良好的AlSi10Mg样品,对比分析了不同热处理工艺对样品平行于基板方向组织与性能的影响.结果表明,沉积态样品水平方向的抗拉强度可达478 MPa,延伸率约8％,平均硬度约122 HV.为进一步提高样品延伸率,选取了不同热处理工艺进行组织调控.发现各热处理样品塑性均有...     

热处理工艺对激光熔化沉积制造JBK-75合金组织及性能的影响

采用激光熔化沉积技术制备JBK-75合金,选取750℃直接时效和1180℃高温固溶+750℃时效两种不同热处理工艺路线,分析了其沉积态的显微结构,对比两种不同热处理态的组织和力学性能。结果表明,沉积态JBK-75合金组织表现为各向异性,存在柱状晶、胞状组织和Ti元素偏聚。直接时效处理JBK-75合金打印组织未发生溶解,打印组织对强化相(γ′相)的析出行为几乎没有影响,但是Ti元素的偏聚促进了晶界有害相(η相)的生成。高温固溶+时效处理JBK-75合金打印组织消失,获得细小均匀的γ晶粒且在晶界未发现η相。高温固溶+时效处理激光熔化沉积JBK-75合金表现出最佳的强塑性配比,抗拉强度为1055 MPa、屈服强度为679 MPa、断后伸长率为29%,达到锻件JBK-75合金热处理态力学性能水平。     

激光熔积高温合金件形状特征的基础研究

进行了激光熔化沉积成形GH163高温合金粉末条状试样实验,研究了激光脉宽、激光重复频率、扫描速度、送粉速率四个工艺参数对条状试样熔宽和熔高的影响.试验发现,脉宽和频率对最终试样的熔宽和熔高都没有太大影响.送粉速率对熔宽没有显著影响,但对熔高的影响很大,随着送粉速率的提高,成形试样的熔高显著增大;随扫描速度的增大,熔宽和熔高均呈减小的趋势.     

激光重熔及时效处理对Ni基合金火焰喷焊层组织与性能的影响

本文利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）,研究了Ni基合金火焰喷焊层经激光重熔及不同温度时效处理后的金相组织,并进行了显微硬度和耐磨性的测定。试验结果表明,原始喷焊层主要由γ-（Fe,Ni）固溶体和Cr7C3、CrB、Cr5B3、Cr3C2、Fe3B等硬质相组成,经激光重熔后,喷焊层组织为细小的树枝晶及枝晶间分布的共晶组织,使得表面硬度和耐磨性得到很大提高;重熔喷焊层随后经不同温度时效处理后,其组织中不但二次枝晶出现断开现象,硬质相组成发生了改变,而且表面硬度和耐磨性得到进一步的提高。相比较而言,重熔喷焊层经600℃时效处理6h后,表面硬度和耐磨性最好。     

FAPAS制备以微晶Ni_3Al为中间层的金属基功能梯度材料

采用电场激活压力辅助燃烧合成工艺(FAPAS)制备(TiB2)pNi/Ni3Al/M功能梯度材料。研究电场作用下Ni3Al的原位燃烧合成及其与金属和复合材料层(TiB2)pNi的同步扩散连接机理,探讨电场对Ni3Al与不同金属扩散连接界面结构和冶金特征的影响,并对梯度材料的界面微观组织、相组成和力学性能进行表征。结果表明:在外加电场和应力场的作用下,镍粉和铝粉发生剧烈反应生成细小致密的Ni3Al金属间化合物,产生的化学热有助于促进界面物质迁移,这是形成连接的关键;梯度材料的各层之间完全连接,抗热冲击性能良好,断面微观硬度呈梯度分布。     

钛合金表面激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层的真空摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备以反应合成TiB2和TiC颗粒为增强相的Ni基复合涂层,利用УТИТВ-100型销-盘摩擦磨损试验机研究了激光熔覆层在真空(10-5Pa)中的干滑动摩擦磨损性能,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了摩擦偶件的磨损表面形貌,讨论了激光熔覆层的磨损机制。结果表明,激光熔覆层的摩擦系数在0.25～0.5之间,明显低于TC4合金的摩擦系数(0.45～0.8),磨损体积约为TC4合金的40%。随法向载荷和滑动速度的增加,激光熔覆层的磨损体积增加,激光熔覆层的磨损机制主要为粘着磨损和粘附转移物引起的磨粒磨损。     

Microstructure and wear resistance of CoCrNbNiW high-entropy alloy coating prepared by laser melting deposition

The defect-free CoCrNbNiW high-entropy alloy coating was successfully prepared by laser melting deposition,and its microstructure and wear resistance were investigated.The results showed that the microstructure of CoCrNbNiW high-entropy alloy coating consisted of fee phase rich in Nb and fee phase including un-melted W particles and rich in Cr.Moreover,an amount of fee phase was formed at the middle and top of coating,while the bcc phase rich in Cr was formed at the bottom.Meanwhile,the un-melted W particles were diffusely distributed in the coating.Therefore,the microhardness of CoCrNbNiW high-entropy alloy coating was improved and was 2.78 times as high as that of substrate.The wear loss and wear rate of coating were 0.26 and 0.23 times higher than those of substrate,respectively.The wear resistance of substrate was obviously improved due to the preparation of CoCrNbNiW high-entropy alloy coating.     

镁合金激光熔凝处理工艺研究

采用横流CO2激光器,对镁合金进行熔凝处理,采用三因子二次回归正交组合设计计算方法进行试验,优化其工艺参数,讨论了各工艺参数对熔凝区尺寸的影响规律,分析了熔凝区组织性能之间的关系.结果表明,熔凝区晶粒得到细化,镁合金表面的性能得到明显提高.     

TiNi合金/不锈钢异种材料微激光焊缝组织性能

采用纯Ni丝作为填充材料,以低功率脉冲激光作为热源实现了厚0.2 mm的超薄片状TiNi形状记忆合金/不锈钢异种材料的良好连接,通过正交试验以获得最大接头抗拉强度为目标对工艺参数进行了优化,研究脉冲功率百分比、脉冲宽度等工艺参数对焊缝成形的影响,并对接头做了拉伸试验。结果表明:当脉冲功率百分比为15%、脉冲宽度4 ms、脉冲频率6 Hz时,接头能够获得570 MPa的最大抗拉强度,达到TiNi形状记忆合金母材强度的70%,不锈钢母材的90%;脉冲功率百分比主要影响焊缝熔深,脉冲宽度主要影响焊缝熔宽;焊缝区组织、强度分布不均匀,在TiNi合金侧发生断裂。     

The resistance of 20 Cr/25 Ni steels to carbon deposition. IV: The influence of alloy silicon content

The carbon deposition behaviour of sheet specimens of nine experimental alloys, based on the composition of a 20 Cr/25 Ni/Nb stabilised steel but containing silicon in the range 0.0 to 2.23 w/o, has been studied. The tests were conducted in an environment of 75% CO/CO₂ at 1 atmosphere total pressure at a temperature of 923 K. It was found that the resistance to carbon deposition increased with increasing silicon content. By using two heat treatments, it was shown, for steels containing ? 1.5 w/o Si, that the alloy's surface grain size was a key parameter in determining its response to carbon deposition; finegrained structures exhibited greater resistance than coarse-grained. At the highest alloy silicon contents (1.8, 2.2 w/o), no effect of grain size was found. The results are interpreted in terms of the ease of formation of protective chromia and silica layers.     

高性能航空金属结构材料及特种涂层激光熔化沉积制备与成形研究进展

介绍了近年来高性能航空金属结构材料及特种涂层激光熔化沉积制备与成形的研究进展,包括航空高性能金属结构件激光熔化沉积快速成形制造技术及应用;难熔金属材料激光约束熔化沉积制备与成形;钛合金激光表面改性及过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层.