增材制造难熔金属材料及其应用研究进展

传统难熔金属材料制备和加工周期长,效率低,损耗大,而且随着现代工业对零件的尺寸精度和复杂程度要求越来越高,采用传统加工方式制备钽、钼、钨等难熔金属结构件更加困难。快速发展的增材制造技术可以有效解决这些问题。本文介绍了适用于难熔金属材料制备的增材制造技术及其分类,并对采用增材制造方法制备的难熔金属材料及其应用和发展前景进行了概述。     

增材制造用钛合金粉末的制备现状

钛合金因其具有高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、汽车以及增材制造等领域。球形钛合金粉末是增材制造的核心原料,对3D打印产品的质量起着关键作用。目前增材制造用钛合金粉末的主要制备方法包括电极感应熔炼气雾化法(EIGA)、等离子旋转电极雾化法（PREP）和氢化脱氢—等离子球化联合法（HDH-PS）等,介绍这些制备方法的原理及研究现状,探究钛合金球形粉末制备技术的影响因素,进而展望增材制造用钛合金粉末技术未来的发展方向。     

NdFeB增材制造技术的研究现状及应用展望

NdFeB稀土永磁体常用于电机或硬盘驱动器,可将电能转换为机械能,其制备过程复杂,涉及多项加工工序。近年来,增材制造等近终成形制造技术迅猛发展,其加工工序具有短流程特点,可大幅降低材料损失、能源消耗、加工周期和人工成本。冷喷增材制造等工艺可用于生产粘结NdFeB磁体。烧结NdFeB磁体的粉末粒度较小,在与增材制造工艺结合过程中难度较大,选择性激光烧结等熔融增材制造法是比较可行的制备方式。间接3D打印技术把3D打印与粉末冶金的挤出打印工艺结合起来,有望应用于NdFeB磁体制备。     

增材制造TiAl基合金的研究进展

TiAl基合金具有优异的高温性能,是一种极具竞争力的新型轻质高温结构材料,在汽车、军工、航空航天等领域具有广阔的发展潜力和应用前景.然而,TiAl基合金室温脆性较大,成形困难,是阻碍其发展与应用的主要瓶颈之一.增材制造基于"离散+堆积"的成形思想,以激光、电子束、电弧等作为高能热源,通过熔化丝材或者粉末,逐层堆积实现零...     

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足,提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。     

金属增材制造技术在武器装备的应用和发展

通过对金属光固化3D打印的研究结果和工艺流程进行总结,划分了四种主要的实现途径,即固化烧结法、固化镀膜法、混合固化法和固化模具法,其中固化烧结法是制备金属零件的主要方法,固化镀膜法常用于制备精密电磁设备元件,而混合固化法通常直接固化浆料而无需经过烧结使零件一步成型;归纳了金属光固化3D打印所使用的光敏树脂成分和所制备零件的性能;指出了该技术目前发展还存在浆料中金属与聚合物性质差异、工艺参数研究不足、光敏树脂配方较少等亟待解决的关键科学问题;从研究工艺参数对零件性能的影响、开发新型光敏树脂配方和发明更适用于金属光固化3D打印的设备方面展望了其未来的发展方向.     

激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。     

增材制造模具的研究进展

介绍了增材制造技术的原理以及几种常用工艺,指出了增材制造技术在模具制造行业的应用优势。重点介绍了增材制造塑料模具钢、热作模具钢和冷作模具钢的最新研究进展及相关成果;阐述了增材制造技术工艺参数(扫描功率、扫描速度和能量密度)对成形件的相对密度、微观组织结构和力学性能的影响以及相应的后处理工艺。最后列举了增材制造在模具行业的应用实例,分析指出了当前增材制造模具面临的挑战和一些相应的解决措施以及今后的发展趋势。     

镁合金增材制造技术刍议

镁合金是当前使用的最轻质的金属结构材料,相比于其它金属结构材料具有高比强度、高比刚度的优点。除此以外,镁合金还能够回收再利用。镁合金的这些特质能够在一定程度上促进工业领域实现轻量化,具有较为广阔的应用前景。增材制造技术则是近年来兴起的一种较为先进的制造技术,制造效率要远远高于传统制造技术。两相结合,镁合金增材制造技术的研究无疑拥有较好的应用前景。     

粉末床增材制造中粉末分层与熔融行为的研究进展

基于粉末床的增材制造技术在成形复杂形状、性能优异零件上具有显著优势,近年来成为发展最快、应用最广的增材制造技术之一。该过程涉及微观组织演化、介观粉末流动/熔融、宏观应力变形等多个尺度上的复杂行为,对这些行为的深入理解是稳定地成形制造出性能优异零件的关键。本文主要从介观尺度上研究了制造过程中粉末性质和加工条件对粉末流动分层,粉末层质量和加工参数的影响,对粉末熔融行为的研究现状进行了综述。     

增材制造NiTi合金研究进展

NiTi作为一种形状记忆合金,具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性、生物相容性,在生物医用、航空航天、微机电等领域均有着广泛的应用.增材制造(additive manufacturing,AM)技术作为一种新兴的加工方式,能够提高NiTi合金加工效率,并扩展NiTi合金应用领域.本文介绍了近年来国内外增材制造NiT...     

增材制造技术制备生物植入材料的研究进展

增材制造技术突破了传统模具加工工艺的限制,可用于高效个性化定制生物医用材料。近年来,医学上对骨骼修复和移植的个性化需求显著增加,增材制造可满足该定制化的需求,促使增材制造技术在生物医用材料领域占据重要地位。随着材料科学技术和计算机辅助技术（CAD/CAM）的发展,可用于增材制造的生物植入材料不再局限于钛系、钽系、钴铬钼等合金,聚醚醚酮、磷酸钙盐等非金属类材料因良好的生物相容性也得到了广泛应用,增材制造技术制备仿生人造骨植入体成为新的研究热点。本文介绍了增材制造技术的原理,对激光、电子束、光固化等增材制造技术进行了比较,并阐述了增材制造在生物植入体和医疗器械方面的应用现状,对增材制造技术在医疗领域的应用及发展做了展望。     

难熔金属材料增材制造工艺研究进展

难熔金属材料具有良好的高温力学性能和高温稳定性,常用于制备耐热部件,被广泛应用于航空航天、国防工业等领域。然而,难熔金属的熔点比较高,室温塑性延展性能不佳,使用传统的加工方式制备复杂结构件时存在加工困难等问题。增材制造作为一项新兴的技术,基于三维模型数据,以激光、电子束、特殊波长光源、电弧及其多种组合作为能量源,利用“离散-堆积”成形原理制造实体部件,制备零件的尺寸可以从微米级到米级,为难熔金属复杂结构件的制备提供了新的途径。本文首先概述了增材制造技术的分类、特点及其应用,然后介绍了增材制造技术制备难熔金属的现状以及目前存在的主要问题,最后综述了增材制造工艺调控难熔金属材料微观组织和力学性能的研究进展,并对增材制造技术在难熔金属领域应用的发展方向进行了展望。     

金属粉床增材制造奥氏体不锈钢的研究进展

摘要：金属增材制造技术成形奥氏体不锈钢易出现与传统制备方法完全不同的非平衡亚稳微观组织,表现出独特的性能,其中激光增材制造的316L不锈钢,兼具高屈服强度、良好的伸长率以及优异的耐腐蚀性能。系统综述了近年来国内外激光增材制造316L不锈钢的研究进展,针对其高冷却速率、微熔池冶金、强非平衡凝固和复杂热履历成形条件,阐述其微观组织结构的形成机制和调控方法,以及对力学性能和腐蚀行为的影响规律,重点分析了激光增材制造316L奥氏体不锈钢的强韧化机制,最后展望增材制造奥氏体不锈钢的未来研究方向。     

增材制造高强钢的研究进展及应用

高强钢具有高的强度及韧性,在航空航天等领域具有重要地位。大型关键重载构件存在锻造难度大、对热加工要求高等问题,限制了其进一步发展和应用。增材制造技术可以实现金属构件的高性能精确快速成形,为高强度钢的制造提供了一条新途径。本文介绍了增材制造高强度钢的成形特性,综述了增材制造高强度钢的组织演变规律和力学性能特征。研究表明,工艺参数对增材制造高强度钢的致密度、熔覆层宽度和高度均影响较大,进而影响成形件内部质量。热累积会使层间组织变粗大,同时使不同部位的组织发生不同的固态相变,使高强钢的组织更加复杂;热处理可以显著提高增材制造高强度钢的综合力学性能;最后对高强度钢增材制造过程中需要进一步深入研究的问题进行了探讨和展望。     

激光粉床增材制造不锈钢中氧化物夹杂调控的研究进展

激光粉床增材制造技术是一个涉及熔池移动、快速非平衡凝固、固态相变的复杂冶金过程,该过程的非均匀快速热-力耦合易导致金属制件出现翘曲变形、裂纹及孔洞、夹杂物、晶粒异常形核与长大等缺陷,这些缺陷会对金属制件的尺寸精度、致密度及力学性能等产生不利影响。激光粉床增材制造金属制件中非金属氧化物夹杂大多为内生夹杂物,产生于金属液脱氧以及极速熔化和凝固过程中的二次氧化,其种类、尺寸、形貌以及分布等物化特性直接影响或决定了金属产品的质量与性能,也是导致金属中产生各类缺陷的重要原因之一。分析了不锈钢材料激光粉床增材制造及后续热处理过程金属中氧化物夹杂的形成和演化及其对金属零件性能的影响性,并对不锈钢金属制件中氧化物夹杂特性的调控研究进展进行了总结,为激光粉床增材制造企业生产工艺优化提供了科学指导和理论依据。     

我国激光增材制造研究可视化分析

为全面展示我国激光增材制造热点和发展态势,采集近十年CNKI数据库国内北大核心期刊发表激光增材制造技术论文511篇,借助CiteSpace可视化分析软件进行计量学和知识图谱分析,归纳梳理我国激光增材制造领域研究前沿及演进路径,以期为相关研究者提供有益借鉴。     

增材制造用金属粉末爆炸敏感性研究

针对粉尘云最小着火能量(minimum ignition energy, MIE)、粉尘云最低着火温度(minimum ignition temperature of dust cloud, MIT_C)和粉尘层最低着火温度(minimum ignition temperature of dust layer, MIT_L)等参数, 开展了针对增材制造用金属粉末爆炸敏感性及影响因素的研究。结果表明, 镍合金粉末和不锈钢粉末爆炸敏感性较低, 而钛合金粉末的敏感程度略高于铝合金粉末, 八种粉末的爆炸敏感程度排序为: TA15>TC4>AlSi10Mg>316L>GH4169>GH3536>GH3625/304L。镍合金粉末和不锈钢粉末均不能被点燃; 钛合金、铝合金粉末的MIE和MIT_C均随粉尘浓度的升高呈先降低后升高的趋势, 而随喷尘压力的升高呈先降低后升高的趋势。     

增减材混合制造的研究进展

增材制造可以制造通过传统方法难以制造的复杂部件,因此在航空工业等领域中得到了大规模的应用。然而,增材制造成形部件的尺寸和几何精度以及表面质量低于传统方法成形的部件,阻碍了增材制造的进一步应用。增减材混合制造将增材制造与传统的加工手段结合,对增材制造成形的部件进行高精度数控加工,以改善部件表面光洁度以及零件的几何和尺寸精度。本文阐述了增减材混合制造的技术原理和研究进展,并指出了未来的发展方向。      

3D打印又有零的突破 我国“增材制造”首项国标发布

日前,由中机生产力促进中心牵头制定的ISO/IEC 23510:2021《信息技术3D打印和扫描增材制造服务平台(AMSP)架构》正式发布,成为我国在增材制造领域牵头制定的第一项国际标准,标志着我国在增材制造领域国际标准化工作实现零的突破。增材制造作为战略性新兴产业的重要组成部分,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术。