选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。      

选区激光熔化 GH3625 显微组织及拉伸性能分析

激光选区熔化技术是增材制造技术的一种,该技术自诞生以来在金属样件制备过程中发挥越来越重要的作用。但是运用该技术制备成型件的组织研究尚未明确,本文以GH3625高温合金为例,研究选区激光熔化成型件组织特点及拉伸性能。结果表明,选区激光熔化成型件组织主要为胞状晶,选区激光熔化微熔池中,晶粒生长方向在同一个区域中呈现出典型的细小柱状晶(亚晶)和近似六边形的胞状晶。拉伸实验结果表明选区激光熔化成型试样具有良好的拉伸性能。     

选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。     

Si含量对选区激光熔化制备GH3536合金样品微观组织影响

GH3536是一种应用广泛的Fe基变形高温合金.通过采用真空感应熔炼(VIM)制备不同Si含量的GH3536母合金,采用等离子旋转电极法(PERP)制备GH3536合金粉体,采用选区激光熔化方法(SLM)制备了不同Si含量3D打印GH3536合金样品,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究样品的微观组织,发现高...     

选区激光熔化法制备NiCrFeAl合金的显微组织与缺陷

以Ni Cr Fe Al预合金粉为原料,采用选区激光熔化技术制备Ni Cr Fe Al合金。通过光学显微镜对样品孔隙进行分析,从而优化扫描工艺参数,采用扫描电子显微镜对合金组织形貌进行表征,并使用EBSD进行缺陷分析,用UTM 5105型电子万能实验机测试合金力学性能。结果表明：选区激光熔化的最优工艺参数为扫描功率240 W、扫描速度1 000 mm/s,扫描间距0.12 mm,层厚0.03 mm。最优工艺参数下合金的抗拉强度为535 MPa,伸长率为5.8%。合金中存在固态裂纹,水平和垂直截面上均表现为沿晶断裂,裂纹存在于取向差较大的相邻晶粒之间。合金水平截面上的平均晶粒尺寸为35μm,低角度晶界占37.0%;竖直截面上的平均晶粒尺寸为56μm,低角度晶界占41.0%。     

重熔工艺对激光选区熔化Ti-1Al-8V-5Fe合金组织及性能的影响

为消除传统铸造加工生产的Ti-1Al-8V-5Fe(Ti185)合金中的β斑,采用激光选区熔化技术使大粒径Ti185合金粉末成形,通过重熔工艺对激光选区熔化Ti185合金进行优化,并对重熔前后成形样品的顶部、中部、底部三个位置进行了组织和力学性能分析。结果表明,激光选区熔化成形的Ti185样品中存在宏观裂纹,而重熔工艺能有效抑制该裂纹的产生。激光选区熔化和重熔优化成形样品的显微组织均由等轴β相组成,且等轴晶粒的内部存在亚晶结构。通过重熔优化后的激光选区熔化成形样品的最高抗压强度为2 127±120 MPa,断裂应变为21%±5%,压缩性能相比重熔前的样品有所下降。     

激光选区熔化Ti6Al4V合金的工艺参数优化

孔洞、未熔粉、裂纹是在激光选区熔化制备试样过程中常见的缺陷,迄今为止,大量研究均集中在减少缺陷上,关于工艺参数对缺陷影响的研究较少。本文系统研究了工艺参数对激光选区熔化Ti6Al4V合金相对密度、表面粗糙度、力学性能的影响。结果表明,低激光功率、高扫描速度和高层厚将会引起不充分的粉末熔化以及球化效应。最佳工艺参数为激光功率200 W,扫描速度500 mm/s,层厚10 μm,扫描间距105 μm。在该参数下,试样的抗拉强度1077 MPa,屈服强度907 MPa。     

工艺参数对SLM成型GH4169合金微观组织和残余应力的影响

在增材制造中,成型工艺参数是影响高温合金微观组织和性能的重要因素。针对GH4169合金,设计了基于激光功率、扫描速度、扫描间距等变量的15组工艺参数,采用选区激光熔化技术（SLM）制备了相应的合金试样,研究了不同工艺参数对试样致密度、微观形貌和残余应力的影响。利用JMP软件建立了工艺参数对试样致密度影响的数学模型,并确定了主要的影响因素。结果表明,扫描速度对致密度的影响最大,其次是激光功率和扫描间距。成型试样的致密度均在99.40%以上,最大可达到99.98%。当激光功率为222 W或扫描速度为1 190 mm/s时,更容易产生未熔合缺陷。当激光功率为403 W或扫描速度为573 mm/s时,由于局部温度过高和反冲压力的升高,容易产生气孔、匙孔等缺陷。试样表面的残余拉应力随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大,残余拉应力的最大值为853 MPa。     

电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响

采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印,利用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征,获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能,揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明:横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%,明显优于纵向打印产品材料的性能;横向打印材料在打印过程中冷却速度较快,β相先转化成α′马氏体,最后分解为α+β相组成的网篮组织;纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热,最终形成魏氏组织(过热组织)。     

热处理工艺对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织性能的影响

对电子束选区熔化Ti-48Al-2Cr-2Nb合金热处理后的组织演变和力学性能进行研究。结果表明：随着热处理温度的提高，Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的细小双态组织和等轴γ条带组织逐渐发生粗化，并且向层片组织转变。当热处理工艺为1290℃/4 h、1315℃/1.5 h和1335℃/0.5 h时，合金的主要组织分别为双态组织、近层片组织和全层片组织。其中，等轴γ条带的平均宽度由沉积态的28.5μm分别增大至115.5、291.4、332.5μm。组织粗化使得纵向试样的平均抗拉强度由沉积态的698MPa分别下降至541、461、390MPa，延伸率无明显变化。此外，所有热处理工艺下横向试样的力学性能均优于纵向试样，这是由于粗化的等轴γ条带与基体中双态组织的界面结合强度较弱。随着热处理温度的升高，横向试样与纵向试样抗拉强度的差值逐渐增大，在1335℃/0.5 h时达到最大值102 MPa。     

扫描方式对GH4169合金电子束熔丝增材修复组织与性能的影响

采用电子束熔丝增材工艺修复GH4169合金试样，研究扫描方式（包括扫描波形和扫描频率）对电子束熔丝增材修复GH4169合金试样组织与性能的影响。利用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察修复试样的枝晶和Laves相形貌，并对室温拉伸性能进行分析。结果表明：不同扫描方式条件下的修复试样均成形良好，无气孔、未熔合等缺陷，修复区与母材之间为良好的冶金结合；无扫描、方形扫描、圆形扫描和S形扫描微观形貌均由外延生长的柱状晶组成；由于凝固速度和凝固方向的改变，Laves相尺寸变小，加入圆形扫描后Laves相由短链状和颗粒状转变为颗粒状分布，尺寸由11.39μm减小为4.34μm；半熔化区的宽度也由无扫描试样的45.46μm减小为圆形扫描方式的27.23μm。室温拉伸结果表明，与修复试样相比，母材试样的抗拉强度较低，但延伸率明显提高。加入扫描波形和扫描频率均能有效提高试样的力学性能，随着扫描频率增加，抗拉强度先是略有增加，然后急剧下降。在圆形扫描方式、 20 Hz条件下试样的抗拉强度最高，为932.42 MPa，较无扫描试样提高了87.51 MPa，延伸率达39.39%。     

选区激光熔化ZL116组织与力学性能研究

ZL116合金广泛应用于航空航天领域高强度、高耐蚀性复杂零件的制备，伴随着装备向着整体化和多功能化发展，传统铸造等工艺难以满足该类零件的制备需求，以选区激光熔化成形技术(SLM)为代表的增材制造工艺基于离散-堆积的成形原理，在复杂零件的制备上具有显著的优势，目前关于SLM成形ZL116合金组织性能的研究较少。实验开展了SLM成形ZL116组织与力学性能研究，为SLM成形ZL116复杂零件提供理论支撑。采用SLM成形了ZL116试样，通过OM、SEM等表征手段分析了成形试样组织形貌，测试了成形试样的室温拉伸性能和疲劳性能。结果表明（：1）SLM成形ZL116铝合金组织为底部向顶部外延生长的柱状晶，晶界上弥散分布细小硅颗粒（；2）合金力学性能存在各向异性，平行于成形方向拉伸性能较差（；3）合金的抗拉强度可达340 MPa，伸长率超过10%，硬度达110 HB，疲劳极限强度为185 MPa。     

电子束选区熔化成形Nb521合金微观组织与性能分析

采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金,研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析,探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明,电子束选区熔化成形过程中,电子束熔化电流及速度的合理匹配,是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础;电子束能量密度为340 J/mm3时,样品的密度达到8.78～8.79 g/cm3; Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶,晶粒沿(200)晶面有较强的择优生长取向;成形样品中除Nb基体相外,还存在少量的Nb2C与Zr C碳化物析出;样品室温抗拉强度达到384 MPa,屈服强度为307 MPa,断后延伸率为16.5%;显微硬度处于1 500～1 700 MPa之间,无各向异性。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg拉伸性能影响因素

利用不同成形工艺、原料粉末和热处理制备激光选区熔化3D打印AlSi10Mg试样并进行拉伸性能研究,讨论了影响激光选区熔化3D打印AlSi10Mg拉伸性能的影响因素,包括3D打印成形工艺、粉末物理性能、热处理制度等.结果表明:激光能量密度通过影响试样相对密度进而对拉伸性能产生影响,能量密度过低时,试样孔洞大多分布在熔池交...     

Ti6Al4V在不同成形工艺下的数值分析及组织性能

基于选区激光熔化和熔模铸造不同工艺成形原理,采用有限元数值分析软件以及Fortran语言编写的DLUX子程序进行有限元仿真模拟,研究试样在不同成形方式下冷却速度与温度场动态过程.采用选区激光熔化和熔模铸造制备不同的Ti6Al4V钛合金试样,探寻冷却过程对微观组织、晶粒结构与力学性能内部联系.结果表明:选区激光熔化(se...     

铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能

对具有重要工程应用价值的Cu?5%Sn合金进行激光选区熔化（SLM）成形,在激光功率160 W、扫描速度300 mm·s?1、扫描间距0.07 mm条件下,合金样品相对密度可达99.2%,熔池层与层堆积密实,表面质量良好。研究发现所获合金具有非平衡凝固组织特征,其中以α-Cu(Sn)固溶体相为主,且涉及具有超结构的γ相、δ相。显微形貌主要由柱状晶与富锡网状组织构成,伴随有不同尺度界面Sn元素偏析及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒析出。所获合金的力学性能与同成分铸态合金或较低Sn含量SLM合金相比得到显著强化,表面硬度可达HV 133.83,屈服强度326 MPa,抗拉强度387 MPa及断裂总延伸率22.7%。      

激光选区熔化成形S136模具钢热处理组织和性能研究

激光选区熔化是非平衡凝固过程,成形过程会产生热应力及组织应力,造成金属零件开裂、变形等缺陷,后期热处理是改善激光选区熔化金属零件微观组织和提升性能的有效手段。本文研究了后期热处理参数（热处理温度、保温时间及冷却方式）对激光选区熔化成形的S136模具钢零件微观组织和性能的影响。结果表明:最优热处理参数为1050℃,保温30 min,水冷。在最优热处理工艺下S136模具钢试样洛氏硬度达到HRC 53.7,比热处理之前提高了8.6%,洛氏硬度标准差比热处理之前降低了37.14%,硬度均匀性得到显著改善;试样的耐磨性、最大显微硬度和最大弹性模量比热处理前分别提升33.5%、3.3%和8.6%;试样的熔池形态鳞状形貌结构消失,碳化物相CrFe₇C_0.45溶解,组织均匀,基本呈现各向同性特征。     

选区激光熔化成形用GH4169合金粉末的性能

采用真空熔炼-惰性气体雾化法制备了GH4169合金粉末,分析了粉末的粒度分布、颗粒形貌特征,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备了金相、拉伸试样,并分析了显微组织及力学性能。结果表明:气雾化法制备的GH4169合金粉末粒度呈正态分布,粒径主要在25～40μm之间,颗粒为球形或近球形,并且存在一部分"卫星球"粉末;SLM成形的GH4169合金试样退火前的平均屈服强度和抗拉强度分别为637 MPa,981 MPa,平均断后伸长率和收缩率为27.5%,50.0%,退火后屈服强度和抗拉强度增大,断后伸长率和断面收缩率有所减小,拉伸断口主要呈现韧性断裂特征。     

选区激光熔化GH4169粉体特性及成型件组织结构的研究

为了研发适用于选区激光熔化(SLM)的GH4169合金粉末,研究不同粒度分布段的粉末对铺粉以及成型效果的影响。在同一批次的粉末中,筛选出不同粒度段的粉末进行选区熔化试验,然后抛光金相、腐蚀观察组织。结果表明:粒度过小、粉末易团聚,铺粉的过程中易出现波浪纹不适合选区熔化;粒度过大,会增加粉末颗粒与颗粒之间的孔隙,在快速熔化与冷却的过程中液体不能充分的填充孔隙易造成孔洞;粒度在15~53μm之间,平均粒径约为32μm左右的粉末,通过选区熔化可以得到高质量的成型件;通过电镜对其组织分析可知,选区熔化过程中形成的组织为胞状晶,"微熔池"内部为细长条状的柱状晶,由于受热量分布的影响,生长方向各不相同,所观察到的表面形貌也会有所差异。     

选区激光熔化铝合金制备研究现状

选区激光熔化（selective laser melting,SLM）技术因具有可定制化、加工周期短及精度高等特点,在工业生产中得到广泛应用。本文对选区激光熔化技术及其在铝合金及铝基复合材料制备的研究现状进行了综合性论述。通过论述选区激光熔化特性引出选区激光熔化打印铝合金的优势。介绍了适用于选区激光熔化技术的铸造Al?Si系合金,结合扫描策略和工艺参数优化,探究了选区激光熔化铝硅合金的微观结构、相组成和力学性能变化规律。讨论了选区激光熔化微/纳米陶瓷强化铝基复合材料的研究现状,分析与总结了添加强化颗粒对组织结构、相对密度、润湿性及相应力学性能的强化机理。总结了工业界与学术界关注的新型高强度铝合金材料的开发及其选区激光熔化的制备,重点论述了新型铝合金的固溶强化和析出相强化机理,并分析了对相对密度和力学性能的影响因素。最后对选区激光熔化铝合金发展趋势及现阶段存在的问题进行了展望。