3D打印金属基金刚石复合材料的试验研究

传统方法制造金属基金刚石复合材料工具时,存在胎体对金刚石包镶强度不够、金刚石有效出刃高度小和难以制造具有特殊复杂结构的金刚石工具等问题,而3D打印技术为金属基金刚石复合材料的设计与制造提供了新的发展契机。本研究从金属材料、激光选区熔化（selective laser melting,SLM）成型工艺参数和金刚石参数3方面进行优选,开展SLM成型金属基复合材料的可行性试验,并进一步开展金属基金刚石复合材料的SLM成型试验。结果表明:采用SLM成型技术可提高金属基金刚石复合材料的性能。但同时,新技术的应用也还存在一些不足之处,需要针对性的深入研究。      

18Ni300模具钢粉末3D打印工艺研究

采用单因素实验变量分析和正交试验极差分析等研究方法,研究了选区激光熔化3D打印过程中激光功率、扫描速度和扫描间距对18Ni300马氏体时效钢成形试样的相对密度和硬度影响规律,确定最优成形条件。同时对优化试样的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:优化试样其熔道和熔池搭接紧密,晶粒细小且形状规则,显微组织分布均匀,转变过渡良好,内部缺陷少,采用优化参数成形的拉伸试样的力学性能与未热处理的锻造18Ni300马氏体时效钢相当。     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术（LENS）,激光选区熔化技术（SLM）及电子束选区熔化技术（EBSM）3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。     

3D打印不锈钢模具成型零件开裂的模拟分析研究

针对3D打印420不锈钢模具零件发生的开裂现象,通过建立激光选区熔化(SLM)3D打印过程的热-结构耦合有限元模型,模拟了打印过程的温度场和应力场,对打印开裂进行了分析.结果 表明,随打印层数增加和热量在零件内积累,激光扫描区域的温度峰值增加,熔池尺寸变大,冷却收缩产生的应力增加.层厚方向的热应力随着打印层数的增加而增...     

轮毂铸件3D打印模样代替木模的试验

以某轮毂铸件的模样制造为研究对象,导入3D打印技术原理制作模样,简述了3D打印模样与木制模样制造工艺流程与方法上的差异,分析了3D打印模样表面粗糙度的形成机理和改善方法。参照有关国家及行业标准要求,结合材料强度理论,通过试验验证3D打印模样的力学性能和耐温特性,验证了在一定的量产条件下3D打印模样代替木模用于铸造工艺的可行性。     

GH3536高温合金3D打印件与T2纯铜火焰钎焊工艺研究

文中研究了GH3536高温合金3D打印件与T2纯铜火焰钎焊工艺,应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对试样组织进行形貌观察,采用X射线荧光光谱分析仪(XRF)对试样进行成分分析,利用拉伸试验机对试样进行常温、400℃抗剪强度测试,应用水浸超声波检测仪对试样进行钎着率分析。分析结果表明：试验件及产品钎缝外观中圆脚饱满、无气孔、无裂纹、无夹渣等缺陷,钎缝中心区润湿、铺展良好、无内部裂纹缺陷,钎着率高达95%;试样常温抗剪强度为171.5 MPa, 400℃抗剪强度高于75.5 MPa;试样母材中Ni, Fe元素向液态钎料中溶解,在钎焊过程中起到了界面传质作用;试样呈韧性断裂,断口中有大量撕裂棱,并且有二次裂纹;采用B-Ag56CuZnSn钎料、FB102钎剂,在弱碳化焰条件下,可以实现GH3536高温合金3D打印件与T2纯铜的良好连接。     

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。     

AlSi10Mg铝合金3D打印组织与性能研究

采用激光选区熔化技术探索3D打印方法制备航空航天用Al Si10Mg铝合金的可行性,并对其性能适用性进行评价。研究发现:选区激光熔化技术成形Al Si10Mg合金组织致密,晶粒细小,力学性能优于传统铸造成形的零件。其中横向性能和纵向性能相当,横向塑性略优于纵向。使用国产SLM设备成形的Al Si10Mg合金退火态性能与德国EOS公司的官方性能数据相当,说明国内对于金属3D打印的研究和应用水平已达到国际先进水平。     

选区熔化3D打印TiAl基合金的研究现状及展望

TiAl基合金(TiAl基金属间化合物),被认为是一种理想的新型轻质高温结构材料,在当代民用工业、兵器工业以及航空航天等领域具有广阔的应用前景.然而TiAl基合金脆性较大,传统的成形方法难以制备出复杂结构的构件,严重制约了该合金的推广与应用.选区熔化3D打印是按照CAD模型的分层切片数据,以激光或者电子束为高能量热源逐...     

激光增材制造铝合金及其复合材料的研究进展

增材制造中的选区激光熔化技术在未来航天航空、车辆制造、医学生物等方面都具有广阔的应用及发展前景。文中从选区激光熔化铝合金及其复合材料的相对密度、显微组织、力学性能三方面阐述了其研究进展,归纳总结了SLM制备不同铝合金及其复合材料的抗拉强度和伸长率、相对密度。通过文献得出,添加Sc, Zr等元素及纳米增强颗粒的复合铝合金材料,可获得更好的力学性能,并展望了未来研究的趋势。     

热处理对选区激光熔化GH3536合金晶界与拉伸行为的影响

采用选区激光熔化制备了GH3536合金,并分别进行固溶处理和热等静压处理,研究不同热处理手段对GH3536合金的组织形貌、晶界形态及室温拉伸行为的影响。结果表明:沉积态试样的组织由超细柱状亚晶粒与熔池界组成,存在气孔与微裂纹等缺陷;选区激光熔化试样分别经固溶处理和热等静压处理后,二者致密度均上升,组织转变为由交替分布的大小不等等轴晶粒组成,但热等静压的沿晶界析出M_(23)C_6相,形成锯齿状的弯曲晶界;沉积态试样的拉伸性能表现出各向异性的特点,固溶处理可消除拉伸性能的各向异性,但抗拉强度和屈服强度均有下降,延伸率明显上升。热等静压态试样与固溶态试样相类似,但其抗拉强度、屈服强度和延伸率均有进一步的提高;3种形态合金的断裂机制均为微孔聚集型的韧性断裂。     

3D打印两相钛合金组织性能研究现状

3D打印成型技术由于快速性、低成本、高集成化、适用于加工复杂零件等显著优点,近几年来得到快速发展,但是目前还存在许多不足,如精度不高、材料性能不稳定等。随着3D打印两相钛合金的应用越来越广泛,国内外针对3D打印两相钛合金的研究也逐渐深入和成熟,通过指导工艺的改进方向来提高其综合性能。本研究针对3D打印中激光快速成型和电子束熔化成型两种技术的工艺进行分析,阐释不同成型工艺条件下两相钛合金宏微观组织特征、力学性能特点,得出打印成型工艺参数、热处理工艺等因素对其影响,为3D打印两相钛合金工程化应用提供借鉴。     

用于电子束增减材技术的电子束气化切割工艺研究

电子束选区熔化具有能量吸收率高、成形效率高等优势,但其成形件表面粗糙度较差。对此,提出一种基于电子束选区熔化和电子束切割复合的电子束增减材技术,利用现有电子束选区熔化设备开发出针对316L不锈钢的跳转点扫和跳转线扫两种电子束切割方法,均获得深度大于1 mm的切割槽。结果表明：跳转线扫模式所得切割槽的深宽比更大且槽宽上下一致,其切割效率约为跳转点扫模式的8倍;跳转线扫模式得到的最优切割槽侧表面粗糙度优于Ra10μm,且热影响区沿着切割槽向下逐渐减小;将跳转线扫切割方法与电子束选区熔化相结合,得到的成形件侧表面粗糙度从Ra25μm以上降至约Ra12μm。     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

金属3D打印技术的研究

3D打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法,被誉为"第三次工业革命"的核心技术。这种无模具的制造方法可以在短时间内生产出高精度、完全致密的金属零件。3D打印具有零件设计自由、零件复杂性、轻量化、零件整合和功能设计等特点,故金属3D打印在航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造和医疗领域中的应用受到特别的关注。首先简要介绍了金属3D打印技术的基本原理、特点及分类,然后重点介绍了几种金属3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化成形技术(SLM)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔化成形技术(EBM)和激光工程化净成形技术(LENS),包括技术的基本原理、优缺点及其具体应用领域。最后对金属3D打印技术的优势、目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了总结与展望。     

选区激光熔化GH3536高温合金高温本构模型北大核心CSCD

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1))下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。     

选区激光熔化成形NiTi合金工艺参数对表面粗糙度的影响规律

目的 针对选区激光熔化（SLM）制备NiTi形状记忆合金表面粗糙度难以满足实际应用要求,通过优化工艺参数（激光功率、扫描速度、扫描间距）以有效地降低表面粗糙度以及研究各工艺参数对表面粗糙度的影响规律。方法 采用L16正交阵列的田口模型设计选区激光熔化制备NiTi样品的工艺参数,通过对表面粗糙度信噪比值进行统计方法分析以及样品表面形貌的表征,研究不同工艺参数对表面粗糙度的影响程度以及影响机理,最终优化出制备低表面粗糙度的工艺参数组合。结果 在激光功率为20W和30W时,NiTi粉末不能够充分熔化造成熔道不连续,使得样品表面起伏增大,粗糙度值最大到7.8μm;增大激光功率到40 W和50 W时,粉末充分熔化,样品表面形貌明显改善;在相同功率下,扫描速度从200 mm/s增加到500 mm/s时,样品的粗糙度值也随之增大。结论 工艺参数对表面粗糙度影响的重要性顺序依次为激光功率、扫描速度、扫描间距;最终优化出的工艺参数组合为激光功率50 W、扫描速度200 mm/s、扫描间距0.07 mm,并在该工艺参数下制备的样品表面粗糙度值为1.38μm,与模型预测的值1.43μm接近,相差仅为9.97...     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。