增材制造TiAl合金的研究进展

轻质耐热的TiAl合金是航空航天和民用工业等领域最具潜力的高温结构材料之一。然而,由于其低的延展性和断裂韧性,制造TiAl零部件具有挑战性。目前,增材制造工艺被认为是制造TiAl零件具有前途的技术之一。本文在介绍增材制造技术原理和特点的基础上,综述了激光金属沉积(LMD)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)制备TiAl合金的工艺-组织-性能关系,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

增材制造TiAl合金的研究进展

采用等离子电弧双丝增材制造技术成功制备了Ti-48Al合金(at.%),并对其沉积态和热处理后的组织特征进行了系统地研究. 结果表明,沉积态Ti-48Al合金主要由α₂相和γ相组成,沿着沉积方向,沉积态组织呈现由树枝晶区和片层晶团区交替分布的不均匀性特征,并且在树枝晶区存在严重的枝晶间Al元素偏析现象. 在1340 ℃/10 h/炉冷热处理后,不均匀的沉积态组织转变为晶粒尺寸细小的双态组织,Ti-48Al合金的微观组织的不均匀性获得明显改善,并且α₂相含量显著增加,组织的择优取向减弱.

     

增材制造金刚石工具研究现状及展望

随着金刚石工具朝着形状复杂化、结构精密化、性能高端化等方向发展,常规金刚石制造工艺受成形原理限制较难满足上述要求,亟须寻求新的金刚石工具制造工艺。增材制造是一项新兴的、降三维制造为二维制造的技术,近年来开始应用于复杂结构金刚石工具的制造。本文综述了激光选区熔化、激光选区烧结、立体光固化成形等目前主流增材制造工艺成形金刚石工具的研究进展,详细介绍了3种工艺的成形原理,重点阐述了不同工艺中金刚石与胎体材料的界面结合问题,简要对比了3种增材制造工艺成形金刚石工具的差异。最后,对未来增材制造金刚石工具的研究重点进行了展望。      

多材料增材制造研究现状及展望

随着高端装备对构件性能要求的不断提升,比如一个构件的不同位置需分别实现高强度、高韧性、高导热、耐腐蚀,增材制造亟需从单一材料结构向多材料结构突破,面向构件性能最优的多材料增材制造也成为研究热点.按增材制造材料大类划分,分别概述了聚合物、金属和陶瓷多材料增材制造技术原理、成形系统构建与优化、材料结合界面宏微观特性;介绍了...     

丝材电弧增材制造技术研究现状及展望

丝材电弧增材制造技术因其成形速度快、成形件尺寸灵活等优点受到越来越多的关注,尤其是大尺寸、复杂形状构件的高效快速成形,丝材电弧增材制造有着其独特的优势。介绍了丝材电弧增材制造技术的工艺过程,从丝材电弧增材制造成形件的成形工艺及表面质量研究、成形件组织性能研究以及成形件残余应力研究三个方面综述国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,总结该技术现阶段在航空航天领域的应用情况,指出研究人员对丝材电弧增材制造技术的相关研究工作聚焦于工艺优化和过程控制两个方向,怎样才能通过熔滴的平稳过渡获得高质量的成形件,如何有效控制逐层堆积过程中晶粒及显微组织变化,以抑制零件内部不良组织的产生是需要继续研究的问题。     

电子束增材制造用TiAl预合金粉末表征

本文采用无坩埚电极感应气雾化法(EIGA)制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb与Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末,并对粉末的特性进行了对比研究。结果表明,两种Ti Al预合金粉末具有良好的球形度,且粒度分布符合正态分布;粉末的气体含量较低,其中氧元素的含量保持一致,Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末中氮元素、氢元素含量较高;粉末的显微组织形貌表现为树枝晶状,XRD分析结果表明Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末的主要相为γ相,而Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末的主要相为α2相。     

钛合金激光增材制造技术研究现状及展望

介绍了两种典型的钛合金激光增材制造技术的原理与特点,综述了钛合金激光增材制造技术的研究和应用现状。最后指出了钛合金激光增材制造技术中存在的一些问题,展望了其发展方向。     

增材制造技术制备纯钨的研究现状及展望

钨具有高熔点、高热导率、低溅射等优点,已广泛应用于航空航天、医疗设备、武器装备等尖端领域.但较高的熔点和低温脆性使得其不适合采用传统铸造及机加工成形,尤其是传统的烧结技术制造存在密度低、强度低等缺点,而增材制造技术既可以避免钨加工过程中的低温脆断,又可以满足制备复杂结构的要求,将成为制造纯钨的有效方法之一.综述了激光选...     

金刚石磨粒工具增材制造技术现状及展望

金刚石磨粒工具是工程陶瓷、玻璃、半导体等硬脆材料高效精密加工的重要手段。日益提升的零件制造质量、成型要求和加工效率给金刚石磨粒工具带来了巨大挑战,工具结构改进已成为应对这一挑战的关键,但却给工具制造带来了难题。近年来,增材制造技术因其优异的复杂结构成型能力而备受关注。采用增材制造技术进行金刚石磨粒工具制备也已被业界视为解决复杂结构磨具高效成型的潜在手段并成为研究热点。立足于目前已有的相关研究报道,以光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术（SLS）、激光选区熔化技术（SLM）为主,总结现有增材制造技术在金刚石磨粒工具制备方面的研究进展,分析其在制造工艺上的不同特点,并对未来利用该类技术制备金刚石磨粒工具进行展望与建议。     

热处理对GTA增材制造TiAl合金组织与性能的调控

针对Al原子含量为45%的电弧沉积态TiAl合金,进行了基于热处理的组织与性能调控研究. 结合Ti-Al二元相图分别制定了1080, 1200, 1270, 1350 ℃ 4个加热温度,保温1 h后随炉冷却. 结果表明,随着加热温度的升高,合金内偏析现象逐渐消失,晶界γ相减少,组织形态逐渐向全层片结构转变,且层片晶团尺寸逐渐增加. 在1350 ℃下分别保温5,30 min和1 h,发现随着保温时间的延长,层片晶团逐渐粗化. 基于单级热处理试验结果提出循环热处理工艺,将沉积态合金在900 ~ 1200 ℃之间多次循环“加热-短时保温-冷却”,获得了细小的层片晶团组织,合金硬度降低,抗压强度与压缩率均提高.     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。     

Al-Cu-Mg合金电弧增材制造技术研究

受限于铝合金商业丝材的种类,目前铝合金电弧增材制造技术研究主要集中于二元铝合金方面。本研究团队采用双丝电弧增材制造工艺,获得了不同合金组分的三元Al-Cu-Mg铝合金构件,并针对其成形、组织及力学性能等方面进行研究。结果表明:通过合理控制过程工艺参数,可获得良好构件成形;通过控制合金元素组分,可以实现对构件力学性能的有效调控;热处理工艺可以进一步提高构件的力学性能,为深入研究多元铝合金电弧增材制造奠定了基础。     

丝材增材制造技术研究现状与展望

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,所用材料分为粉末和丝材,以丝材为材料的增材制造技术具有沉积率高、成分均匀、致密性高等优点。从热源角度分类,综述了丝弧增材制造技术、激光送丝熔覆增材制造技术、电子束熔丝沉积快速成形技术三种技术的原理、研究现状,并指出丝材增材制造技术具有巨大的发展潜力及良好的应用前景,未来主要研究将会在三个方向:一是研究多种热源混合,二是复合材料生产,三是材料的精确成形。     

增材制造镁合金的研究现状与展望

航空航天、武器装备等重要领域对轻量化材料的需求日益迫切，镁合金作为质量最轻的金属结构材料逐渐受到广泛关注。随着科学技术的高速发展，经过拓扑优化设计的增材制造镁合金零部件可以进一步在结构上实现轻量化，成为镁合金成形及应用的重点研究方向。本文详细介绍了关于镁合金增材制造的国内外研究现状，综合分析了镁合金增材制造研究中目前存在的主要问题，对镁合金增材制造成形技术的未来发展进行了展望。     

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.     

增材制造技术国内外研究现状与展望

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能. 结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异：构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%. 对增材构件进行825 ℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.     

激光增材制造高温合金复合材料研究进展

本文对增材制造技术在高温合金复合材料中的研究进行了系统全面地梳理归纳，综述了增材制造高温合金复合材料的粉末混合、冶金过程以及强化机制，并且在增材制造高温合金复合材料显微组织、缺陷及其性能方面进行详细对比分析研究。在此基础上，分析了增材制造高温合金复合材料研究现状及进展，并且对高温合金复合材料新增强相设计、增强相添加方式及其对蠕变疲劳性能的影响机制等的研究进行了展望，本文将有利于对增材制造高温合金复合材料的研究和发展提供参考。     

增材制造难熔高熵合金综述

寻求可打印金属材料的研究至关重要。近年来,多种可打印性良好的材料已被发掘出来,如Ti-6Al-4V、FeMnCoCrNi、不锈钢及一些难熔高熵合金。尽管已经获得了诸多可喜结果,增材制造难熔高熵合金依然发展缓慢。由于难熔高熵合金的优越高温性能,复杂成形的需求也日渐高涨。本文主要介绍了增材制造难熔高熵合金的一些研究进展,综述了有关难熔高熵合金激光增材制造、电子束增材制造和丝材增材制造技术,并为后续研究工作提供参考。此外,本文也系统地讨论了有关增材制造难熔高熵合金面临的机遇和挑战。     

激光增材制造FeCrSiAlC合金结构与性能研究

采用激光增材制造技术,在不同激光扫描速度下制备了FeCrSiAlC合金,分析了合金的显微组织、电化学腐蚀性能与显微硬度分布。结果表明:激光增材制造FeCrSiAlC合金主要由α-Fe、Fe_3Si与FeAl金属间化合物,以及少量M_7C_3型碳化合物组成。随着激光扫描速度的增加,FeCrSiAlC合金的晶粒尺寸差异减小,组织变得更细小,抗电化学腐蚀性能增强,平均显微硬度增加。当激光扫描速度增加到600 mm/min时,FeCrSiAlC合金的抗电化学腐蚀性能最好,平均显微硬度达728 HV0.2。     

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.