Cu-Cr-Nb合金选区激光熔融工艺参数优化

采用选区激光熔融(SLM)对氩气雾化Cu-1.93Cr-0.74Nb(摩尔分数)合金粉末进行成形,研究激光功率、扫描速率和扫描间距等工艺参数对试样相对密度、熔池形貌和微观结构的影响。结果表明,SLM工艺参数对Cu-1.93Cr-0.74Nb合金相对密度、冶金缺陷和显微组织的影响呈现非线性关系。当激光功率由300 W上升至400 W时,或扫描速率由500 mm/s上升至1 100 mm/s时,成形件相对密度先升高后降低,孔洞数量和尺寸也呈现出类似的变化规律。相对密度与熔池道的连续性、孔洞数量和尺寸等密切相关。最优参数为激光功率330 W、扫描速率800 mm/s和扫描间距0.1 mm,所制备的Cu-1.93Cr-0.74Nb合金的相对密度达到99.3%,具有以大尺寸晶粒为中心,边缘分布着细小晶粒构成的双峰尺寸晶粒核壳结构和强{110}织构。织构指数和织构强度分别为9.319和7.812。     

选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al₁₁Ce₃相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_11...     

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。     

18Ni300模具钢激光选区熔化工艺优化及力学性能研究

优化激光选区熔化工艺, 制备18Ni300模具钢试样, 研究扫描速度和激光功率对模具钢力学性能的影响。结果表明, 当激光功率保持不变时, 随着扫描速度的增加, 18Ni300模具钢试样的相对密度和综合力学性能先增大后减小; 当扫描速度保持不变时, 随着激光功率的增加, 试样相对密度和综合力学性能逐渐增大; 能量密度在150 J·mm-3左右时, 试样的相对密度达到最高。激光选区熔化最优工艺参数是激光功率175W, 扫描速度400mm·s-1, 在此工艺参数下成形件的相对密度为99.58%, 抗拉强度、显微硬度和断后伸长率分别为1101 MPa、HV 348.4和6.44%。     

激光选区熔化纯钨防散射栅格的工艺及性能研究

为探究激光选区熔化(SLM)成形纯钨防散射栅格的最佳工艺参数，研究了不同工艺参数对于栅格试样的表面粗糙度、熔道厚度、压缩力学性能以及钨实体试样致密度、微观组织的影响规律。研究发现，栅格试样的表面粗糙度会随着激光功率和扫描速度的增加而增加，过高的激光功率容易产生球化现象。此外，激光功率的增加以及扫描速度的减小都会使得熔道的厚度尺寸增加，在200 W激光功率以及500 mm·s^-1扫描速度工艺条件下熔道厚度最为接近100μm的预设值。压缩测试结果表明，纯钨薄壁栅格件的抗压强度会随着激光功率的增加以及扫描速度的减小而增加，且试样最大抗压强度达到了172 MPa。实体试样的致密度会随着激光扫描速度增加而减小，并且随着激光功率的增加先增大再减小，最终在375 W激光功率以及500 mm·s^-1扫描速度工艺条件下获得98.36%的最大致密度。其构建方向组织多为柱状晶粒，并且晶粒会随着激光功率的减小以及扫描速度的增加而细化。最后根据探究的工艺参数对栅格熔道形貌及厚度尺寸的影响规律，通过工艺优化，在210 W-600 mm·s^-1以及3...     

齿科用Co25Cr5W5Mo合金粉末制备及激光选区熔化成形打印件性能分析

本研究采用超高速等离子旋转电极雾化(SS-PREP)方法制备出用于激光选区熔化成形(SLM)的15～53 μm球形金属粉末,流动性为12.1 s/50g,松装密度为5.0 g/cm3,振实密度为5.31 g/cm3.采用激光功率160 W、扫描速度1200 mm/s、打印间距0.07 rnm、光斑直径0.06 mm和铺...     

激光能量密度对选区激光熔化(SLM)制品性能的影响及其机理研究

选区激光熔化(SLM)影响制品性能的工艺参数包括激光功率、扫描速度等,上述因素可统一为激光能量密度(Laser Energy Density,LED)表示,激光能量密度的大小直接决定粉末的熔化状态,并最终影响SLM制品的性能。本文采用真空气雾化制备的GH4169粉末作为原料,设计了激光能量密度不同的对比实验,探讨了激光能量密度对于SLM制品的影响;建立了激光能量输入熔化粉末的计算关系,通过理论计算进一步研究了激光能量密度变化对制品产生影响的机理。研究结果表明:激光能量密度对于SLM成形制品存在影响,对于同种粉末,在一定参数范围内,激光能量密度越大的制品,其密度及硬度相对更高,而对于参数不同,激光能量密度相近的制品,粉末的熔化效果接近,密度及硬度水平相当;SLM工艺的主要影响因素为激光功率,扫描速度及粉末粒度,且激光功率对粉末熔化的影响相对较大,故对于相同成分及粒度粉末的SLM工艺参数优化而言,应当优先确定合适的激光功率,再调整扫描速度。     

基于选择性激光熔化的微多孔表面成形工艺研究北大核心

微多孔表面能够强化沸腾传热,具有广阔的工业应用前景,采用选择性激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形微多孔表面是一种新型微多孔表面制造方法。主要研究了在SLM过程中扫描间距和激光功率对316L不锈钢粉末成形微多孔表面结构的影响。结果表明:0.3~0.5 mm扫描间距成形的微多孔表面的孔隙为规则通孔,且孔内壁存在大量粉末粘结,可形成大量潜在汽化核心;采用180~240 W激光功率和0.2~0.5 mm扫描间距,可获得水力直径为78.9~410.5μm、孔隙率为11.6%~50.2%的微多孔表面。采用去离子水进行沸腾传热实验,240 W激光功率、0.5 mm扫描间距成形的微多孔表面的起始沸腾温度为104℃,临界热流密度为150 W/cm^2,具有明显的沸腾传热强化效果。     

球形MoRe14合金粉末激光选区熔化3D打印的工艺适配性

采用激光选区熔化3D打印技术制备了MoRe14合金制件。研究了激光扫描速度、激光功率对MoRe14合金组织及内部缺陷的影响。研究结果表明,采用激光选区熔化3D打印技术制备的MoRe14合金样品内部有明显的裂纹和孔洞存在。随着激光功率的升高或激光扫描速率的下降,激光能量密度提高,粉末颗粒间熔合更加紧密,样品内部孔隙减少,致密度提高,但是样品内容仍然存在一定孔洞、裂纹等缺陷。打印采用粉末冶金法制备的球形MoRe14合金粉末,激光功率为180 W,扫描速率为900 mm/s,扫描间距为0.07 mm时,MoRe14样品致密度最高,密度为10.6 g/cm³,相对密度为96.4%。     

选择性激光熔化镍基高温合金的工艺优化

采用实验设计田口法及响应面法,对镍基高温合金选择性激光熔化过程中的三个工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)进行优化,以成形样品的相对密度作为评价标准,研究工艺参数对最终试样相对密度的影响.基于方差分析、信噪比、主效应图、响应曲线图等,分析各因素及其之间的相互作用对样品相对密度的影响.研究结果表明,不同工艺参数对试样...     

选择性激光熔化成形CoCrWMo合金工艺优化及摩擦磨损性能

对选择性激光熔化成形CoCrWMo合金的工艺参数进行优化,并对最佳工艺下合金试样的摩擦磨损性能进行分析。结果表明:选择性激光熔化最佳工艺参数为激光功率280 W,扫描速度800 mm?s?1,铺粉层厚0.03 mm,扫描间距0.10 mm,扫描策略为旋转扫描法（层与层之间旋转15°）。该工艺下激光体能量密度为117 J?mm?3,试样相对密度为99.4%,上表面粗糙度（Ra）为4.98 μm,显微硬度为HV 386,抗拉强度为984 MPa,屈服强度为663 MPa,断后伸长率为12.9%。在干摩擦下,CoCrWMo合金的平均摩擦系数随施加载荷的增加呈下降趋势;受磨损过程中应变诱导马氏体转变的影响,合金平均磨损率呈现先增高后降低的变化规律,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。     

选区激光熔化工艺参数对气雾化 316L不锈钢粉末成形制品性能的影响

本研究系统考察了激光功率和扫描速度对316L不锈钢粉末选区激光熔化工艺成形熔道、制品微观组织及力学性能的影响,并分析了各类缺陷的形成原因。研究结果表明:在低激光功率和高扫描速度条件下,熔道中出现了大量球状颗粒,这些颗粒之间的空隙恶化了下一层粉末的熔化条件,这正是成形制品中熔道分布混乱以及孔洞、裂纹产生的根本原因,进而导致成形制品力学性能降低;在高激光功率和低扫描速度条件下,熔池快速升温/冷却的热应力作用增强,使得成形制品的熔道交界处也存在孔洞和裂纹等缺陷。在本研究实验条件下,激光功率为350 W,扫描速度为1750 mm/s时,SLM成形制品的力学性能最为优异,其中抗拉强度为731 MPa、屈服强度为638 MPa、断后伸长率为40.0%,致密度为96.27%。     

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。     

原料粉末对NiTi的选区激光熔化成形件性能的影响

分别以Ni+Ti元素混合粉末和NiTi预合金粉末为原料,采用选区激光熔化工艺打印成形.重点研究了在相同打印工艺参数下原料粉末对成形件致密度、物相组成、显微组织、显微硬度的影响,从而反馈说明所用打印粉末对成形件性能的影响.结果 表明:在相同打印工艺参数下,整体上NiTi预合金粉末成形件的致密度较高,而Ni+Ti混合粉末成形件的显微硬度较高.对于同一种粉末,随着能量密度的增大,成形件的致密度先增大后减小,而显微硬度先减小后增大.NiTi预合金粉末成形件有致密的微观结构且相分布均匀,但存在少量孔隙.Ni+Ti混合粉末成形件的微观结构有和构建方向垂直的贯穿式裂纹以及不均匀的基体相,但几乎没有孔隙.     

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%。      

等离子球化钼粉 3D 打印工艺适配性研究

由于钼的熔点高,利用3D打印加工钼制品较为困难,目前相关研究较少。为了深入了解3D打印钼制品,本文对激光功率及扫描速率对钼制品性能及内部缺陷的影响展开研究。研究发现,随着激光功率的升高、扫描速率的下降,激光能量密度逐渐升高,钼颗粒之间粘结效果变好,钼制品较为致密。但是,在选择性激光熔化过程中,样品内部还会产生封闭孔洞、裂纹等缺陷,对样品性能产生不利影响。经过比较,以等离子球化钼粉为原料,激光功率100W,扫描速率500mm/s,间距0.08mm作为3D打印的参数,制得的钼制品性能最优,其密度为9.82g/cm~3,相对密度为96.27%。     

Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉床电子束3D打印分区熔化扫描成形工艺研究

以球形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉末为原料,开展了粉床电子束3D打印技术制备钛合金样品的工艺研究。通过分区成形工艺控制,在一次成形中完成多种熔化电流或多种扫描速度的并行实验,快速获得该合金粉末在不同熔化工艺下的成形样品。粉床电子束3D打印成形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金的最佳工艺参数为熔化电流20 m A,扫描速度800 mm/s。在该工艺条件下,加工出的钛合金样品致密度高、内部缺陷少、组织均匀。与传统实验方法相比,分区控制成形技术的研究效率提高150%,可大幅降低研发成本。     

镍铬合金选区激光熔化成形非水平悬垂结构的工艺策略试验研究

非水平悬垂结构是选区激光熔化(SLM)成形复杂零件中较为典型的结构,其成形缺陷如翘曲变形、悬垂物、挂渣等较多,故研究悬垂结构选区激光熔化(SLM)成形中的工艺缺陷,改变和优化工艺策略,提高悬垂结构打印的精度和质量,对SLM技术的大规模推广和应用具有积极的作用。研究了选区激光熔化成形试验中,在极限成形角度附近,不同激光功率(100, 150, 200 W)和不同扫描策略如线扫描、棋盘扫描、条形扫描策略下,镍铬合金钢成形悬垂结构的精度和表面质量。根据不同策略的比较结果,提出了"回"字形完全填充扫描策略,并进行了试验验证。试验表明:镍铬合金钢在极限成形角度附近成形的悬垂结构,能够保证良好的成形精度和工艺效果,基本避免了翘曲、悬垂物等缺陷的产生。比较明显的成形缺陷有表面未熔缺陷和上下悬垂面挂渣缺陷,这些缺陷严重影响了表面粗糙度和成形精度,采用缩小点距、线间距的"回"字形完全填充扫描策略可获得最低的表面粗糙度值和较好的成形效果。     

基于NSGA-Ⅱ算法的高熵合金材料激光熔覆形貌的预测和控制方法

针对激光熔覆AlCoCrFeNiTi合金的成形质量问题，探索工艺参数对稀释率、高宽比和熔覆面积的影响规律，实现熔覆成形质量的预测与优化。采用响应面法建立激光功率、扫描速度、送粉电压与稀释率、高宽比和熔覆面积的数学模型，通过NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。试验结果表明，最优工艺参数为激光功率1 770.60 W，扫描速度5.96 mm/s，送粉电压为23.26 V，稀释率、高宽比、熔覆面积的误差分别为6.69%、9.27%、11.96%。稀释率随着激光功率和扫描速度的增大而增大，送粉电压则相反；高宽比及熔覆面积均随着扫描速度增大而减小，送粉电压则相反。该研究结果能为高熵合金熔覆层形貌的预测和控制提供理论依据。     

基于DMG MORI LASERTEC 65 3D加工中心的不锈钢粉末激光沉积增/减材复合制造

采用国内首台增/减材复合加工中心——DMG MORI LASERTEC 65 3D,完成不锈钢粉末的增/减材复合制造,通过研究激光直接金属沉积成形的激光功率、扫描速度及送粉速度等増材工艺参数对不锈钢沉积层截面形状尺寸与表面粗糙度的影响,优化沉积工艺参数,测定沉积件的力学性能,并初步探究DMG MORI LASERTEC 653D复合加工中心对于不锈钢异型涡轮增压壳体的增材与减材复合制造的能力水平和应用空间。结果表明:最佳沉积工艺参数为:激光功率为2 400 W,扫描速度为1 000 mm/min,送粉速率为14 g/min,粉末沉积件获得理想的等轴晶组织,其抗拉强度和伸长率分别达到632 MPa和46.9%,与同材料的锻件相当。用DMG MORI LASERTEC65 3D复合加工中心,可完成不锈钢异型涡轮增压壳体的粉末激光直接金属沉积成形和5轴铣削的复合加工制造,在保证工件精度的前提下,能较好地实现如法兰钻孔、接头生产等难加工部件的一次性成形,较传统加工方式效率提高5~8倍。