增材制造航空金属构件的质量分级和检验策略分析

在增材制造航空金属构件的标准中确定质量分级和检验策略是十分重要的,这决定了增材制造金属构件的使用等级和场合.目前,我国航空工业增材制造标准对于质量检验的一般做法为:借用同类材料锻件超声波检测的标准规定增材制造构件的质量等级,一般要求达到A级或者B级.但是,现行增材制造金属构件的标准文件对于构件的质量等级未作出明确规定,...     

金属激光增材制造材料设计研究进展

激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发,但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点,往往面临高裂纹敏感性、低韧低疲劳、各向异性等共性问题。因此,需要开展面向激光增材制造的新型材料成分设计研究,充分挖掘增材制造非平衡凝固特性的潜在优势与价值。本文综述了铝合金、钛合金、铁基合金、镁合金等不同材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈,以及面向增材制造的材料创新设计方法与新型合金及其复合材料发展的研究进展。最后提出了金属增材制造材料设计的未来发展趋势。     

大型金属构件增材制造技术在航空航天制造中的应用及其发展趋势

增材制造是一种具有极大潜力的先进制造技术,适合应用于要求轻质高强的航空航天制造领域。对不同种类增材制造的原理及其特点进行简单阐述,介绍了增材制造在成形装备、成形组织与性能调控、拓扑设计和优化、成形过程模拟仿真、热源规划控制软件、在线检测与控制、残余应力与裂纹气孔控制、辅助制造措施等关键技术方向的研究现状,列举大型复杂金属构件的增材制造应用实例,探讨大型金属构件增材制造技术应用于航空航天制造存在的问题与发展趋势。     

航空航天用电弧熔丝增材制造研究综述

电弧增材制造因其成形效率高、适用材料范围大、设备简单、工件尺寸不受限制等特点,在航空航天领域大型金属构件制备方面具有独特优势。对航空航天领域涉及的电弧熔丝增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)典型材料的微观组织及力学性能进行了总结分析,从增材过程工艺控制、增材后热处理以及复合增材技术三个方面综述了电弧熔丝增材工艺质量控制的方法,并概述了近年来大型金属构件电弧熔丝增材制造的应用情况,最后对大型金属零件电弧熔丝增材制造技术的发展方向进行了展望。     

电弧增材制造成形在线监测与控制研究进展及展望

电弧增材制造以电弧为载能束逐层熔化金属丝材直至形成全焊缝金属构件,因其制造成本低、成形效率高、材料利用率高等优势而备受推崇.成形尺寸的自动检测与控制是推进电弧增材制造技术工程化应用、快速产业化必须解决的关键科学与技术挑战.主要从成形工艺调控、过程在线监测与控制角度阐述了国内外电弧增材制造成形控制技术的研究现状,以红外、电参数和视觉监测原理为出发点,重点分析了现有电弧增材制造在线监测与成形控制技术的研究进展与不足,提出了未来电弧增材制造成形在线监测与控制技术的主要发展方向.     

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。     

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。     

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。 创新点： (1)为解决现有激光/电子束等高能束增材制造技术在轻质材料构件应用方面的局限性,文中对搅拌摩擦增材制造这一新型固相增材制造技术开展调研分析,其无液态金属熔凝的成形特性使得制件不会形成与快速凝固相关的缺陷,如孔隙率、热烈纹、元素偏析、稀释、微细分散氧化物聚集以及高残余应力,具有更高成形效率、更大成形尺寸、更优的力学性能。 (2)文中通过对搅拌摩擦增材制造技术的工艺特性与应用现状分析,总结出了该技术在轻质大型结构件增材制造、特征结构添加、梯度材料与涂层制备、缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面具备较大的应用潜力。     

增材制造技术制备梯度材料研究现状

梯度材料是一种新型复合材料,其组成成分、微观组织和性能在空间上呈梯度变化.增材制造所具有的离散-堆积工艺为梯度材料的制备提供了新的路径,与传统的梯度材料制备工艺相比,增材制造方法可以实现一个或多个方向上梯度材料的制备,同时具有制备复杂结构件的能力.梯度材料增材制造工艺主要包括激光增材制造、电子束增材制造和电弧增材制造,其中激光增材制造是目前研究最多且应用最广的工艺.路径规划对梯度材料成分梯度、质量和成形精度有重要的影响,已成为梯度材料增材制造研究的一个重要方向.综述了梯度材料增材制造方法、梯度微观组织,以及制造过程中路径规划的国内外研究现状,可以为梯度材料增材制造研究提供参考.     

焊接/连接与增材制造(3D打印)

金属构件增材制造(3D打印)的技术基础是焊接/连接。近20年来,在国内外增材制造实现了两大突破:其一是把早期的激光快速成形(3D打印)光敏树脂等非金属材料制品向金属结构件的增材制造发展的突破;其二是把高能束流热源(电子束、激光束)的柔性和焊接成形技术与计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)信息技术深度融合,实现了金属结构订制式无模制造,形成了新的产业发展方向。引入"广义增材制造"的概念,更是把其它类型能源用于增材制造也涵盖其中,扩大了热源范围,有利于增材制造产业面的扩展,如氩弧堆焊成形、焊接修复、等离子喷涂成形、冷喷涂成形、线性摩擦焊块体组焊成形等。北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室、航空连接技术重点实验室与中国搅拌摩擦焊接中心历年来研究开发了基于高能束流的增材制造技术和系列广义增材制造技术,简要论述了焊接/连接与增材制造的渊源,综述了研发并已工程应用的主要增材制造技术,为航空工业提供了新产品研发制造的快速响应。     

同步辐射X射线原位三维成像在金属增材制件缺陷评价中的应用

增材制件内部特有的缺陷会导致高端复杂金属构件在不同服役载荷、环境下的损伤演变特性不同,传统无损检测技术无法对材料内部微观结构的变化进行实时动态表征。而同步辐射X射线断层扫描技术具有穿透性强、时空分辨率高、三维可视化等特点,在增材制件缺陷的原位、动态、无损表征方面具有独特优势。对同步辐射X射线断层扫描原理与特点进行分析,以增材制造钛合金为例,简要介绍了其对材料内部缺陷尺寸、形貌及分布特征,分析了缺陷致疲劳损伤行为的原位观测,以及其在基于三维成像数据的含真实缺陷结构特征的有限元仿真等研究中的典型应用,展望了基于高能同步辐射光源的X射线三维成像技术在增材制造金属材料领域的广阔应用前景。     

《电焊机》专题征文二：增材制造及表面处理

正关注重点:国内外增材制造技术(3D打印)现状和发展趋势,增材制造质量控制与评价、增材制造的控形控性、提高增材制造质量的方法和工程化前景,激光及电子束增材制造、电弧增材制造、电熔增材和增减材混合制造等增材制造方法的发展及应用,激光增材修复技术、固相增材制造、热处理及表面处     

增材制造高温合金的相控阵超声检测

为了实现增材制造产品内部缺陷的有效检出,选取增材制造中激光选区熔化成型技术制造的GH3536合金为研究对象,测定了超声沿声束入射面的声速、衰减系数及主频偏移,然后通过优化聚焦法则实现了不同尺寸平底孔的有效检出,并对某典型结构件开展了实际检测,结果表明,相控阵超声检测能够实现材料内部缺陷的有效检出及定位.     

不锈钢增材制造件的激光超声表面波声速研究

利用激光超声技术对增材制造件进行无损检测具有重要的理论和应用价值.因此,针对不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造样品进行试验.利用激光超声在样品不同成型方向上测试,对表面波声速进行了表征.结果表明:不同激光功率下制备的316L不锈钢增材制造件的成型质量与表面波传播速度有着密切的关系,而且同一增材制造件在不同成型方...     

激光增材制造高温合金材料与工艺研究进展

概述了激光增材制造技术在高温合金中的进展.介绍了增材制造高温合金的技术特点和应用、微观组织及冶金缺陷的形成机制与种类,并从激光参数以及成分设计2个方面综述了增材制造高温合金的缺陷控制方法,明确了激光工艺参数优化与成分优化的方向.最后,从工艺和材料2个方面对激光增材制造在高温合金中的未来发展趋势与研究方向进行了展望.     

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.     

《电焊机》专题征文二：增材制造及表面处理

正关注重点:国内外增材制造技术(3D打印)现状和发展趋势,增材制造质量控制与评价、增材制造的控形控性、提高增材制造质量的方法和工程化前景,激光及电子束增材制造、电弧增材制造、电熔增材和增减材混合制造等增材制造方法的发展及应用,激光增材修复技术、固相增材制造、热处理及表面处理等发展状况,硬质合金堆焊、特殊异形件的增材制造,新材料的运用、最新的耐磨     

《电焊机》专题征文二：增材制造及表面处理

正关注重点:国内外增材制造技术(3D打印)现状和发展趋势,增材制造质量控制与评价、增材制造的控形控性、提高增材制造质量的方法和工程化前景,激光及电子束增材制造、电弧增材制造、电熔增材和增减材混合制造等增材制造方法的发展及应用,激光增材修复技术、固相增材制造、热处理及表面处理等发展状况,硬质合金堆焊、特殊异形件的增材制造,新材料的运用、最新的耐磨     

电弧增材与激光增材复合制造GH4099的显微组织与力学性能研究

结合电弧增材制造沉积率高、成本低和激光增材构件质量高的优势,提出了电弧增材与激光增材复合的制造技术,用于高效、高质量GH4099材料零件制造。通过在电弧增材基板上进行激光直接沉积实验,对比了两种增材制造工艺所得涂层的显微组织和力学性能;探究了两种增材构件界面处的显微组织与力学性能。结果表明:电弧增材与激光增材的显微组织均沿沉积方向外延生长,且激光增材GH4099的显微组织要细于电弧增材的。在两种增材构件的交界处,当激光增材沉积方向与电弧增材沉积方向平行时,整体构件显微组织具有同一生长方向;并得到相比于垂直于电弧增材沉积方向时更高的力学性能。     

激光增材制造铝合金及其复合材料研究进展

激光增材制造过程无需模具,可以实现复杂零部件的快速制造。对激光增材制造技术特点、激光增材制造铝合金及其复合材料的研究进展进行了综述,对目前研究中遇到的问题及发展方向提出一些看法。