激光选区熔化AlSi7Mg合金的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形技术对AlSi7Mg合金成形工艺进行研究,并对最佳工艺参数成形沉积态和热处理试样微观组织和力学性能进行分析。结果发现:沉积态试样抗拉强度、屈服强度和延伸率均明显高于铸态性能,横向试样分别达到435.78 MPa、299.23 MPa和14.36%。热处理对SLM试样的微观组织和力学性能影响很大,350℃、3 h退火工艺下,试样延伸率增加到30.83%,抗拉强度和屈服强度分别下降到210.35 MPa和152.01 MPa。本工作表明,可以通过改变工艺参数和热处理控制晶粒尺寸和形状,以获得所需微观组织和力学性能的合金。     

激光选区熔化纳米SiC/AlSi7Mg复合材料微观组织及力学性能EI北大核心CSCD

采用机械混合法制备纳米SiC/AlSi7Mg混合粉末,利用激光选区熔化技术(selective laser melting,SLM)成形纳米SiC颗粒增强AlSi7Mg复合材料,观察和分析试样的相对密度、物相和微观组织,并测试材料的硬度和拉伸性能。结果表明:SLM成形纳米SiC/AlSi7Mg复合材料试样的相对密度随着扫描速度和扫描间距的增大均呈现先增加后减少的趋势,相对密度最高可达99.75%;试样微观组织与SLM成形铝合金相似,Si相呈网状结构均匀嵌入α-Al基体中,且在Al基体中存在与Si分布相似的纳米SiC团聚物及Mg_(2)Si相;与AlSi7Mg相比,复合材料微观组织由柱状晶转化为等轴晶,且晶粒明显细化(平均晶粒尺寸为1.36μm);由于SiC的加入,产生细晶强化和固溶强化,试样的硬度和强度均明显提高,硬度最高达到137.3HV,抗拉强度达到448.3 MPa,屈服强度达到334.7 MPa,但伸长率下降至3.9%,断裂模式主要为脆性断裂。     

成形角度对选区激光熔化4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响EI北大核心CSCD

选区激光熔化(SLM)成形4Cr5MoSiV1钢具有良好的强/硬度以及耐磨性是提高其使用寿命的重要保证,为优化SLM成形4Cr5MoSiV1钢的组织和性能,研究不同成形角度下4Cr5MoSiV1钢试样的显微组织、显微硬度、拉伸性能和耐磨性。结果表明:随成形角度的增加,试样熔道间的热量累积程度降低,晶粒尺寸减小,细晶强化作用增强,故试样的显微硬度升高。随成形角度的增加,拉伸试样的滑移搭接面数量增多,滑移程度增加,且熔道边界处分正应力值降低,故试样的抗拉强度和断裂伸长率均升高。磨损试样的磨损机制以黏着磨损和氧化磨损为主,且随成形角度增加,试样的耐磨性升高。同一成形角度下,试样底层表面经多次热量累积后,其细晶强化和固溶强化作用减弱,显微硬度和耐磨性均降低。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的显微硬度、耐磨性和拉伸性能呈正相关,45°成形角度下试样的力学性能最高,抗拉强度最高为1576.5 MPa,断裂伸长率最高为17%,顶层表面的显微硬度最高为608.4HV,顶层表面的磨损率最低为4.95×10^(-9)kg·N^(-1)·m^(-1)。     

激光选区熔化成形TC4合金腐蚀行为

采用激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting,SLM)制备TC4钛合金试样,观察其显微组织,并用电化学腐蚀实验测试不同成形面以及粗糙度对TC4钛合金耐蚀性能的影响,并与传统轧制态进行对比。结果表明:成形方式、成形面和粗糙度均影响TC4钛合金的耐蚀性能。激光选区熔化成形技术制备的TC4钛合金纵截面由原始柱状β晶粒和与生长方向成±45°针状α′马氏体组成,横截面上的晶粒呈棋盘状。传统轧制态由片状α+β相以及等轴α相组成。传统轧制态的耐腐蚀性要强于SLM成形的试样,且SLM成形的纵截面的耐腐蚀性要强于横截面。表面粗糙度小的试样耐腐蚀性要强于表面粗糙度大的试样。激光选区熔化成形态试样腐蚀表面都出现明显的腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

选区激光熔化成型4Cr5MoSiV1钢的组织与性能优化

为优化选区激光熔化成型4Cr5MoSiV1钢的组织和性能,研究了支撑结构和激光重熔对4Cr5MoSiV1钢试样表面形貌、显微组织、显微硬度和拉伸性能的影响.结果表明:细晶强化作用、固溶强化作用、析出强化作用和冶金质量的增加可提高试样的力学性能,且冶金质量对力学性能的影响程度较高. SLM成型4Cr5MoSiV1钢试样的抗拉强度为948. 6 MPa、断后伸长率为9. 3% 、顶部表面显微硬度为578. 2HV、底部表面显微硬度为560. 4HV.支撑结构X/Y间距的减小可增加支撑结构数量、提高支撑作用、增强导热能力,其细晶强化、固溶强化作用和冶金质量增加,力学性能提高.设计切割间距对试样的力学性能影响较小,但支撑去除难度降低.激光边界重熔对试样的力学性能影响较小,而经激光表面重熔后试样的晶粒粗化、晶粒内第二相析出物增多,飞溅颗粒、黑烟颗粒和孔隙缺陷基本消失,力学性能明显提高,其抗拉强度为1 387. 2 MPa,断后伸长率为14. 6% ,顶部表面显微硬度为632. 4HV,底部表面显微硬度为608. 4HV.     

激光选区熔化成形含钛6061铝合金的显微组织与力学性能EI北大核心

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形6061铝合金易形成粗大的柱状晶和热裂纹。采用低能球磨组装修饰法制备TiH_(2)/AA6061铝基复合粉末,采用激光选区熔化技术制备含钛6061铝合金试样,分析不同TiH_(2)添加量对试样显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加1%TiH_(2)(质量分数,下同)即可使合金熔池边界形成连续的等轴晶区,平均晶粒尺寸从59.8μm减小到2.53μm,粗大的柱状晶粒和裂纹被抑制,添加1.5%TiH_(2)时,SLM试样的粗大柱状晶组织绝大部分消失。显微组织转变归因于Ti元素增强成分过冷以及原位反应形成L12-Al_(3)Ti形核质点,该质点与铝基体形成共格界面,具有较强的异质形核作用,显著促进Al基体柱状晶向等轴晶转变及晶粒细化。经激光选区熔化成形后,添加1%TiH_(2)的试样抗拉强度为274 MPa,屈服强度为238 MPa,断后伸长率为18%。     

纳米WC增强选区激光熔化AlSi10Mg显微组织与力学性能EI北大核心CSCD

为了进一步增强选区激光熔化(SLM)成型AlSi10Mg合金的性能,采用物理混合方法混合纳米WC与AlSi10Mg得到WC质量分数为0.1%的WC/AlSi10Mg复合材料,利用选区激光熔化成型机制备试样块。通过对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样,探究纳米WC对其微观组织形成、演变规律及其组织对力学性能的影响。结果显示,WC/AlSi10Mg粉末球形度好,粒度分布集中在20~60μm。WC/AlSi10Mg试样致密度达到99%以上,硬度约为158.89HV,相比AlSi10Mg试样增加了14.58%。WC/AlSi10Mg试样组织生长均匀、致密,有明显的熔池线。晶粒内部为α-Al基体,边界为夹杂着WC的共晶Si相。WC/AlSi10Mg试样屈服强度达到337.75 MPa,抗拉强度高达514.00 MPa,伸长率为3.78%,相比同种工艺AlSi10Mg试样分别增加了4.73%,6.25%和35.97%。因此,SLM成型WC/AlSi10Mg纳米复合材料零件相比AlSi10Mg零件具有更好的应用前景。     

激光增材制造高温合金原位增强钛合金复合材料的组织与力学性能

采用激光选区熔化成形（selective laser melting,SLM）技术制备TCGH(TC4+GH4169)复合材料,探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数,并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能。结果表明：TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为扫描速率900 mm/s、激光功率150 W,致密度达到99.5%以上。GH4169粉末的添加改变了TC4钛合金材料的固态相变行为,沉积态组织呈现明显高温凝固特征,使得逐行扫描搭接和逐层扫描堆积成形特征变得明显,沿打印方向原始粗大柱状β晶粒尺寸明显减小,复合材料抗拉强度提升。与沉积态试样相比,950℃热处理后,试样显微组织转变为近等轴组织,同时随着热处理温度上升,第二相的回溶导致复合材料的固溶强化作用占主导地位,使得复合材料抗拉强度和塑性均得到提升。     

选区激光熔化用高强合金钢粉末制备及其成形性研究

目的 研究真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备球形24CrNiMoY高强钢粉末并验证其激光3D打印性能。方法 阐明不同雾化气压对粉末形貌、流动性等粉体特征的影响,分析选区激光熔化技术快速成形合金钢样品的微观组织和力学性能。结果 在9.0 MPa雾化气压下制备的粉末球形度最佳,粉末松装密度达到4.89 g/cm³,流动性能为21.4 s/(50 g),粉末含氧量0.023%,空心球率＜3%,粉末的微观组织主要是马氏体。经过激光工艺参数调控,SLM成形合金钢试样的激光熔池内存在两个明显不同的微区:激光熔化区(LMZ)和热影响区(HAZ)。LMZ主要是马氏体组织,HAZ主要为下贝氏体组织。合金钢试样的平均显微硬度为(402±5.7)HV0.2,其抗拉强度达到(1 246±12) MPa,断后伸长率为(11.6±0.5)%。结论 VIGA方法制备的 24CrNiMoY高强钢粉末满足SLM技术使用要求,具有良好的激光3D打印成形性。     

3D打印18Ni300模具钢的显微组织及力学性能

通过选区激光熔化(SLM)技术3D打印制备了18Ni300模具钢棒状试样,并对其进行了840℃固溶+490℃×6h时效热处理,分别对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:3D打印18Ni300模具钢的致密度高,相对密度接近100%;未经过热处理的3D打印试样显微组织由细小的板状马氏体和残余奥氏体组成,抗拉强度和屈服强度较低;经热处理后试样的显微组织形貌呈均匀分布的长条状,抗拉强度、屈服强度和硬度明显升高,塑性降低。     

激光选区熔化成形含锆7×××系铝合金的显微组织与力学性能

热裂问题是激光选区熔化成形(SLM)7× × ×系铝合金面临的主要障碍之一.通过低能球磨工艺制备ZrH2/7075复合粉末,采用激光选区熔化技术制备含锆7×××系铝合金材料,分析了不同ZrH2添加量(0.5％,1.0％,1.5％,质量分数,下同)对试样显微组织和力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrH2含量的增加,SLM试样的柱状晶组织逐渐消失,热裂纹逐渐减少,当ZrH2含量为1.5％时,试样显微组织完全转变为细小等轴晶(平均晶粒尺寸为1.6μm),热裂纹完全消除.ZrH2在SLM成形过程中与铝熔体原位反应形成L12型Al3 Zr相,L12型Al3 Zr相的异质形核作用促进了柱状晶到等轴晶的转变,抑制了热裂纹的产生.经T6热处理后,试样抗拉强度为(550±10)MPa,屈服强度为(490±5)MPa,伸长率为(12±1)％,断口处存在大量韧窝,表现为韧性断裂.     

电子束快速成形TC4合金的组织与断裂性能

利用超景深显微镜和扫描电镜对电子束选区熔化快速成形的沉积态TC4试样组织与断口形貌进行观察和分析,研究不同几何成形和加载方向对断裂性能的影响。结果表明,断裂性能在垂直试样中受到柱状晶组织的影响,具有各向异性,在沉积方向上的断裂韧度为94.94MPa·m^1/2,大于电子束扫描方向的断裂韧度85.33MPa·m^1/2,而伸长率很小,仅为3%;α相形态对断裂性能有影响:水平试样片层状的α集束组织伸长率及断裂韧度优于垂直试样相互交错的针状α组织,最大值为14.5%和101.45MPa·m^1/2,而抗拉强度和屈服强度较小;电子束选区熔化制备的TC4试样断口由许多不同尺寸的韧窝和弯曲的撕裂棱组成,断裂方式以延性韧窝状沿晶断裂为主,水平试样的断口撕裂棱曲折程度、韧窝尺寸和深度大于垂直试样。     

电子束选区熔化成形Ti_(2)AlNb合金微观组织与性能EI北大核心CSCD

Ti_(2)AlNb基合金由于具有优异的高温比强度、高温抗蠕变性能和较高的断裂韧度,因而被认为是替代传统镍基高温合金最具潜力的材料。采用电子束选区熔化(selective electron beam melting,SEBM)技术成形Ti-22Al-25Nb合金,通过工艺优化获得高致密度(5.42-5.43 g/cm^(3))的成形试样。研究了沉积态和热等静压(hot isostatic pressing,HIP)态试样的显微组织演变、物相演变及其对力学性能的影响。结果表明:沉积态和HIP态组织呈现出沿成形方向的柱状晶结构,且均由B2,O和α_(2)相组成,沉积态试样中的O/α_(2)相自上而下逐渐增加,HIP后组织趋于均匀化,且相对沉积态,析出相的宽度缩小、数量减少。沉积态试样中析出相较多的下部区域具有更高的显微硬度((345.87±5.09)HV),HIP后试样硬度值增加至388.91-390.48HV。沉积态试样室温抗拉强度和伸长率分别为(1061±23.71)MPa和(3.67±1.15)%,HIP后抗拉强度增加至(1101±23.07)MPa,伸长率降低至3.5%。     

超声辅助CMT电弧增材制造TC4钛合金微观组织和力学性能研究

目的研究超声辅助对CMT电弧增材制造钛合金TC4微观组织及力学性能的影响。方法 CMT增材制造TC4钛合金的同时利用超声辅助设备进行振动辅助,采用不同的振动功率和不同的振动位置对增材后的TC4力学性能和微观组织进行对比分析。结果 600 W超声辅助振动基板时的钛合金试样成形美观,力学性能优异。水平方向上,抗拉强度平均值为952.7 MPa,伸长率平均值为7.46%;垂直方向上,抗拉强度平均值为905.83 MPa,伸长率平均值为11.03%,相较未施加超声振动增材试样的力学性能有明显提高。结论超声辅助的引入有效提高了熔池的深宽比,加快了熔池冷却速度,柱状晶尺寸也明显减小,针状马氏体数量增多,得到的钛合金力学性能和微观组织均良好。     

激光熔化沉积铝合金显微组织及力学性能

目的 提高激光熔化沉积铝合金的成形质量。方法 以颗粒度45~105 μm的AlSi10Mg粉末为材料,4045铝合金为基板,利用激光熔化沉积设备在充氩舱内进行铝合金成形试验。测试试样的硬度和拉伸性能,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜进行显微组织形貌分析。结果 在沉积方向上,试样显微组织呈现周期性条带状纹路,搭接区域呈现出比较明显的弧形特征;含有大量的细密树枝晶。该合金相成分主要包括:Al相、共晶Si相及少量的Mg2Si强化相。沿扫描方向,试样平均硬度值约为130HV;沿沉积方向,试样平均硬度值约为100HV;沉积态试样的屈服强度约为185.75 MPa,伸长率约为15.21%;沉积态试样拉伸性能明显优于压铸试样;该铝合金的失效形式为韧性断裂。结论 AlSi10Mg在激光熔化沉积时具有良好的成形能力,沉积态的组织强度高于铸态组织强度。     

试样直径对TC4钛合金拉伸性能的影响

通过对不同直径的TC4钛合金试样进行室温拉伸试验,研究了试样直径对试验测得TC4钛合金抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及断面收缩率等拉伸性能的影响规律,并探讨了其影响机制。结果表明:试验测得TC4钛合金的抗拉强度和屈服强度随试样直径的增大呈指数函数关系下降,而断后伸长率和断面收缩率随试样直径的增大呈线性函数关系下降;该种变化规律是由不同直径试样TC4钛合金显微组织结构和加工方式等引起的。     

TC4钛合金选区激光熔化与层间激光冲击强化复合工艺

目的 改善激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)工艺成形的TC4合金的内部缺陷,提高疲劳寿命。方法 选用TC4钛合金为研究对象,提出了SLM结合层间激光冲击(3D-Laser Shock Peening,3D-LSP)与热处理的强化工艺,对复合制造工艺下的微观组织、内部缺陷和力学性能演变进行了研究,并建立了复合强化工艺制造样品的疲劳寿命模型。结果 在激光冲击影响区域内形成了0.2 mm深度的高幅值残余压应力,并在1 mm深度范围内改善了应力场,且显微硬度得到了提升,内部缺陷数量减少了36%,疲劳寿命提升了40%以上。结论 实现了SLM增材制造TC4钛合金的缺陷在线闭合、微观组织改性和疲劳寿命的提升,揭示了层间激光冲击对内部缺陷的闭合机理,为金属SLM复合增材制造的研究与应用奠定了理论基础。     

粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

电弧增材制造舰船用高强钢10CrNi_3MoV的组织及性能

采用电弧增材制造技术制备了舰船用高强钢10CrNi_3MoV试样。分析和评价了10CrNi_3MoV舰船用高强钢电弧增材制造试样的物相组成、显微组织结构、晶体结构和力学性能。通过对10CrNi_3MoV高强钢电弧增材制造试样的组织及性能研究发现:采用电弧增材制造技术制备的10CrNi_3MoV舰船高强钢试样成形质量良好,未出现较大的缺陷,试样内部冶金结合良好,金相组织主要为针状铁素体、块状铁素体和粒状贝氏体;试样截面显微硬度分布较均匀,平均显微硬度约为217HV_(0.2)。试样的力学性能优良,横向平均屈服强度为498MPa,平均抗拉强度为676MPa,平均伸长率为25.5%,-40℃时夏比冲击值为127J;纵向平均屈服强度为459MPa,平均抗拉强度为648MPa,平均伸长率为23.5%,-40℃夏比冲击值为109J。     

热处理对SLM 18Ni300马氏体时效钢力学性能的影响

为探究热处理对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形18Ni300马氏体时效钢力学性能的影响,利用激光选区熔化技术制备18Ni300马氏体时效钢试样,分别对成形试样进行时效处理、固溶处理和固溶+时效处理.通过金相显微镜、扫描电镜、硬度计和拉伸试验机,分别测试分析了不同热处理SLM 1...