金属零件激光直接成形

本文采用316L不锈钢和镍基高温合金进行了激光直接成形实验,系统研究了不同工艺参数对成形性能的影响规律;成形件内部组织致密,由生长方向不一的细长枝晶组成,并呈现出典型的外延生长特点;对成形过程熔池氧化对成形的影响进行了分析。     

激光直接烧结成形金属零件的试验研究

激光直接烧结成形技术是在激光熔覆技术和快速原型及制造技术的基础上发展起来的一项先进的制造技术,其发展趋势是直接制造金属零件.本文采用Ni基和Co基合金粉末进行了激光烧结实验,利用激光烧结直接成形工艺进行了单道烧结试验,研究了不同工艺参数对成形性和表面质量的影响规律,同时使用SEM分析了单道涂覆层的组织特征,并得出获得致密组织较为理想的激光烧结工艺参数.     

激光切割镍基合金的工艺研究

镍基合金是一种重要的航天航空材料,所以研究激光切割镍基合金的工艺参数对航天航空制造业有重要的价值。首先,采用正交试验法进行激光切割镍基合金,评估不同工艺参数的切割质量,直观分析优化工艺参数,得出优化值为80.175。然后,采用反馈式神经网络对切割质量进行训练拟合,预测17、18号样本的切割质量,误差百分比分别为3.14%、2.20%。最后,以此预测模型为基础,进行遗传算法的极值寻优,通过概率为0.4的交叉操作和概率为0.2的变异操作寻找种群范围内最优适应度值及对应变量值,此迭代进化过程为100次,得出的理论评分为89.076,验证试验得出的实际评分为89.150,误差仅为0.074。相比正交法直观分析优化,该方法只做少量试验样本,就可以快速找到最优工艺参数。     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．     

激光直接烧结成形金属零件的实验研究

分析了激光熔池的动态快速冷凝及“球化”效应机理，基于此采用激光烧结直接成形工艺对铁粉和Ni45合金粉末进行了一系列的激光烧结实验。结果表明,直接烧结单组元铁粉易出现翘曲变形和“球化效应”，成形质量不高，即使调整工艺参数获得多层烧结件，但致密度较低;而在基体上烧结Ni45合金粉末,在合适的工艺参数下获得了致密组织较好的多层烧结件，内部组织细密均匀，表面光滑平整，且与基体结合牢固。     

LPBF成形新型定向凝固镍基高温合金基础工艺研究

研究了激光粉末床熔融（LPBF）增材制造技术成形新型定向凝固镍基高温合金ZGH451的致密化行为、显微组织和凝固晶粒取向。结果表明：未熔合和凝固裂纹是主要冶金缺陷;通过增大激光功率、减小扫描间距和扫描速度,可以有效消除未熔合缺陷;在激光功率150 W、扫描层厚0.02 mm、扫描速度600～800 mm/s、扫描间距0.06～0.08 mm的工艺窗口内,可以获得无裂纹、高致密（致密度为99.9%）样品,其凝固组织主要由基本沿构建方向定向生长的柱状晶构成,具有典型的微细枝晶显微组织,一次枝晶间距小于1μm,二次枝晶不发达。枝晶间存在TiC和TaC颗粒析出,未观察到明显的γ/γ′共晶。样品呈现出一定的定向凝固特性,[001]织构明显,但相邻熔道搭接区域内仍有复杂热流产生的大取向差柱晶。样品力学性能优异,其屈服强度与传统定向凝固工艺制备的第三代单晶高温合金相当。研究结果证实了采用LPBF技术成形定向凝固ZGH451镍基高温合金的可行性。     

镍基单晶高温合金水导激光钻孔工艺特性研究

为了探究不同激光功率及扫描速度下水导激光加工技术对镍基单晶高温合金加工微孔的影响规律及规律形成机理。使用自主研发的水导激光加工平台对镍基单晶高温合金CMSX-4在不同激光功率及扫描速度下进行1 mm微孔的加工。然后采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和Vision64软件获得微孔加工时间、孔径、圆度、锥度及重铸层厚度随不同激光功率及扫描速度的变化规律,并研究变化规律的形成机理。结果表明,加工时间、锥度及重铸层厚度与激光能量强度有关。随着激光能量强度的增大,加工时间缩短,锥度变小,重铸层厚度变小。孔径和圆度受激光能量强度及其在材料表面分布的影响。仅当激光能量作用范围控制在水束直径范围下时,孔径及圆度相应获得较好的加工质量。     

激光金属直接制造中载气流量对薄壁零件成形质量的研究

对载气式激光金属直接制造中承载粉末的载气参数进行了实验研究,用316L不锈钢粉末进行了不同载气流量的薄壁零件的成型试验.实验结果表明,在送粉量一定时,随载气流量增大,薄壁零件的表面成形质量先增大后减小.通过选择适当的载气流量能够制造出薄壁零件顶端表面平整程度达到53.7μm,对于提高薄壁零件表面的成形精度具有指导意义.     

激光直接制造薄壁圆筒零件的特性(英文)

激光直接制造是一种全新的制造技术。采用Fe-Cr-B-Si-C铁基合金粉末利用激光直接制造技术制备了单道激光熔覆层和薄壁圆筒零件。运用金相显微镜(OM)、X射线能谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)和纳米压痕技术研究了单道激光熔覆层和薄壁圆筒零件的显微组织、物相结构和纳米力学性能。研究结果表明,激光直接制造金属零件组织致密、未出现裂纹和气孔等缺陷;层间组织发生了粗化,导致层间力学性能弱化,但整体性能较高,能够满足实际零件的使用性能要求;激光扫描方向的改变有利于熔池的搅拌作用,枝晶组织发生了碎化,有利于组织的均匀化。     

激光直接制造金属零件过程的闭环控制研究

对激光直接制造金属零件过程中熔池温度和熔覆层厚度的变化进行了研究,指出对确定的材料,当激光功率增大到一定值时,熔池内的金属溶液大多已达到了热饱和,温度累积效应并不显著,熔池温度基本保持平稳,而在制造过程中若零件由于工艺不稳定而产生凹凸点,在多次层叠制造后,凹处越凹、凸处越凸,严重影响零件的制造精度。所以通过传感器来直接监测金属零件的熔覆高度,进而通过控制送粉量来保证制造过程中熔覆高度的稳定性比起温度控制来更具有实际意义。提出了熔覆高度的检测方案,并对送粉量的闭环控制系统进行了研究,对送粉量的时间延迟提出了相应的对策。结果表明对熔覆层高度的检测和对送粉量的调节能够提高激光直接制造过程的稳定性和制造精度。     

激光快速直接制造W/Ni合金太空望远镜准直器

激光直接制造技术(LDM)是基于快速成形和激光熔覆技术而发展起米的直接快速柔性制造先进技术，尤其适用于传统方法难以制造的特种材料或特殊形状金属零件。基于太空望远镜准直器特定的形状和材料要求，运用层叠激光熔覆直接制造方法．研究了W和W/Ni合金的多道熔覆特性、微观组织和激光直接制造过程的稳定性。研究表明，W和W90Ni10多层激光熔覆时后续熔覆层的宽度会越来越窄，最终形成三角形截面；而W60Ni40和W45Ni55合金具有良好的成形效果。采用激光功率2000W，光束直径3mm．扫描速度0．3m／min，送粉速度8g／min的优化工艺参数．直接制造出高度为307mm．直径为191mm，壁厚为3mm，平行度不低于2／1000的圆柱状W60Ni40准直器，未出现裂纹和明显的气孔。结果表明激光直接制造技术可以制造出高质量的传统方法难以制造的特殊材料和形状的金属零件。     

采用区域选择激光熔化技术直接制造铝合金零件

区域选择激光熔化技术(SLM)与选区烧结技术(SLS)相比其突出的特点在于SLM过程使用的金属粉末为单组元粉末材料以及该过程中金属粉末完全熔化。因而采用SLM技术生产的金属功能模型和零件致密度高，具有系列产品的组织结构和使用性能,为单件、小批量直接制造金属零件提供了可能。介绍了SLM技术的特点以及采用SLM技术加工铝合金粉末的特殊性,采用SLM工艺熔化金属在随后的结晶过程中易出现成球现象,优化激光加工参数以及在加工过程中通入惰性气体可以克服该问题。采用SLM技术加工了AlSi25和AlSi10Mg两种铝合金粉末,制备了样件和拉伸试样。微观分析显示:样件的横截面中均无孔隙和裂纹存在,组织细小,微观结构分为细晶区和搭接区,搭接区的结构明显长大,经拉伸测试,采用SLM技术生产的样件具有优于传统方法生产试样的综合机械性能。给出了采用SLM技术制造的铝合金功能模型。     

灰度掩模并行激光直写系统的总体设计

灰度掩模法是一种新的二元光学器件制做方法。研究了并行激光直写高性能灰度掩模的工作原理，对空间光调制器（SML）、精缩投影物镜和二维气浮平台等关键单元进行了分析，给出了并行激光直写系统的主要技术指标和初步实验结果。     

Ni60合金激光多层涂覆研究

采用Ｎｉ６０合金进行了激光多层涂覆的实硷研究,获得了厚达１２ｍｍ的多层涂层,涂层的侧壁与基底垂直,其内部组织由细小的枝晶构成,各涂覆层之间结合良好。     

镍镀层对硬质合金激光焊接性能的影响

分别采用 Cu及 Ag Cu钎料为填充材料进行硬质合金激光焊接 ,讨论了在硬质合金表面电镀单质镍后 ,电镀层对硬质合金的激光焊接性能的影响。实验表明 ,电镀层的存在显著改善了硬质合金的激光焊接性能 ,并且 ,镀层的厚度对焊接质量有重要影响。     

激光熔覆纳米WCnano/Ni复合涂层的相组织

报导了激光熔覆纳米WCnano/Ni复合涂层的组织和相结构。     

直接调制半导体激光的相干性

本文分析了直接调制半导体激光的相干性，并予实验证实。对深入了解直接调制半导体激光的特性，具有实用价值。     

激光直接烧结FGH95合金的微观组织与性能

基于直接激光金属烧结成形技术,以FGH95镍基高温合金粉末为研究对象,讨论了烧结工艺参数对制件微观组织、体积密度及显微硬度的影响。制件微观组织结构由等轴晶和枝状晶组成,在较高的激光功率、较低的扫描速度和较小的扫描间距时,等轴晶数量减少,尺寸增加,而枝状晶数量多且晶粒细微。制件的体积密度随着激光功率的提高而增大,随着扫描速率和扫描间距的增大而减小;随着激光功率和扫描速度的提高,制件的显微硬度呈先降后升趋势;随着扫描间距的增大,制件的显微硬度呈递增趋势,在到达最大值时有明显的回落。采用激光功率为900 W,扫描速度为0.8 m/min,扫描间距为0.6 mm以及粉层厚度为0.9 mm的参数组合,可获得表面平整、体积密度高、晶粒均匀细小和无明显微观缺陷的制件,其显微硬度可达到477 HV。