火焰喷涂热障陶瓷梯度涂层的制备工艺及性能

在优化热障梯度涂层和过渡层的成分设计及氧乙炔火焰法制备工艺的基础上，获得了组织致密，有良好冶金结合的Al2O3／Fe热障梯度涂层。结果表明，涂层中的Al2O3分布基本均匀，且在整个涂层中，从钢基体到涂层表面的化学成分呈梯度分布，涂层与钢基体及各涂层之间存在明显的冶金结合；所获得的Al2O3热障梯度涂层与普通纯Al2O3热障涂层和带底层（Ni）和过渡层（Cu）的热障涂层相比，与基体间的结合力显著提高，弯曲强度、耐热冲击性能大为增强，涂层热障效果随涂层的数量和Al2O3含量的增加也获得明显提高。     

选区激光烧结WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料的显微组织

利用选区激光烧结工艺制备了WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料,其中WC-Co和Cu的质量比为30:70.X射线衍射和扫描电镜分析证实,粉末激光成形是基于液相烧结机制,其中Cu,Co充当粘结相,WC充当增强相;而激光作用的非平衡性导致形成亚稳相CoC0.25.WC增强颗粒具有3种典型形态(未熔且团聚、部分熔化且部分团聚、熔化且弥散),表明粒径较大的WC以颗粒重排为主要成形机制,而粒径较小的WC则以溶解-析出为主导机制.烧结试样显微硬度平均值HV0.1为3898 MPa,且分布平稳.     

青铜-镍粉末直接选择性激光烧结的研究

简要分析了选择性激光烧结的成形机制及其工艺和材料影响因素。详细分析了青铜一镍粉末直接选择性激光烧结的材料组分以及磷元素对烧结成形质量的影响。具体讨论了粉床温度、粉层厚度、激光功率以及激光扫描速率和方向等工艺参数对烧结件致密度和强度等机械性能的影响     

多组分铜基合金粉末选区激光烧结的组织形成机制

对多组分铜基金属粉末(组分Cu、CuSn、CuP,质量比为55:35:10)进行了选区激光烧结试验,其中熔点较低的CuSn充当粘结金属,熔点较高的Cu充当结构金属,CuP则作为脱氧剂而改善润湿性。粉体激光烧结的主导成形机制为液相生成和颗粒重排。合理调控激光工艺参数(激光功率275～400 W,扫描速率0．03～0．06 m·s-1),以使粘结金属CuSn发生熔化,而结构金属Cu保持未熔状态。在保证粉末部分熔化的液相烧结机制的前提下,适当增加激光功率或减小扫描速率,有利于提高烧结致密度及组织均匀性。     

磷元素对铜基金属粉末选区激光烧结作用机理

对不同CuP含量的多组分铜基金属粉末(Cu-CuSn-CuP)进行了选区激光烧结实验。利用X射线衍射和扫描电镜研究了添加元素P对烧结致密度及显微组织的影响。研究表明:P元素能在烧结过程中充当脱氧剂而与Cu反应生成CuPO3;但当P过量时,则会因熔体过热倾向明显而加剧氧化;适量增加P元素能改善烧结件层间结合性;而P元素过量则会因生成过多磷渣而降低润湿性及致密度;P元素亦能充当稀释剂而降低熔体粘度及表面张力,从而改善烧结致密度及组织均匀性;但若P元素过量时,则会因熔体粘度过低而导致球化现象。实验结果证实,该组铜基金属粉末体系中CuP的最佳含量为15%。     

MICROSTRUCTURES OF LASER SINTERED MICRON/ NANO-SIZED Cu-W POWDER

研究了激光烧结工艺条件下微/纳米Cu-W粉体致密化的过程及对显微组织的影响. 结果表明,合理增加激光功率或降低扫描速率, 可提高烧结致密度及组织均匀性; 降低扫描间距至0.15 mm, 可改善烧结表面光洁度; 铺粉厚度降至0.15 mm, 可提高烧结层间结合性. 经工艺优化, 最高成形致密度达到95.2%, 且在烧结组织中形成一系列规则的W环/Cu芯结构; 并探讨了该结构的成形机制.     

INCONEL系镍基高温合金选区激光熔化增材制造工艺研究

研究了激光加工工艺参数对选区激光熔化工艺成形的Inconel 718合金试样的致密化行为、显微组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:当激光线能量密度(η)较低时,球化效应的出现使试样的致密度水平较低;在较高的线能量密度与合适的加工参数下,可获得接近完全致密的Inconel 718合金试样。同时,随着激光线能量密度的增加,SLM成形Inconel 718合金试样的显微组织经历了粗大的柱状树枝晶、聚集的枝晶、细长而均匀分布的柱状枝晶等变化过程。在优化工艺参数下,成形试样的显微硬度高达397.8 HV0.2;摩擦系数和磨损率较低,分别为0.40和4.78×10-4mm3/Nm;且试样内部显微组织均匀细小,摩擦试样的表面形成摩擦保护层,使试样的摩擦磨损性能较好。     

直接金属粉末激光烧结成形过程温度场模拟

在综合考虑热传导、热辐射及对流等热现象的基础上。初步建立了用于模拟激光烧结过程中传热行为的数学模型。根据Gusarov模型求得粉床的有效导热系数，表明导热系数与铺粉过程中粉末的堆垛方式以及烧结过程中的粘结率有关。在绝热边界条件和部分热物性参数恒定的合理简化下，利用解析法求解了热传导方程。利用FORTRAN语言编写了求解结果的运算程序，并对基模高斯激光近似作用下水雾化铁粉的烧结成形温度场进行了数值模拟，模拟结果较好地验证了实验结果。     

金属粉末选择性激光烧结成形机制的研究

分析了纯金属粉末、预合金粉末和多组分金属粉末的选择性激光烧结成形机制;详细讨论了粉末的化学成分和物理性质,激光功率、扫描速率、扫描矢径、扫描间距等激光参数以及粉层厚度、粉床预热温度、保护气氛等工艺参数对成形机制的影响;并简要讨论了金属粉末选择性激光烧结技术的进一步研究方向.     

选区激光熔化成形TiC/Inconel 718复合材料热物理机制研究

建立了TiC/Inconel 718复合材料体系选区激光熔化三维有限元模型,在考虑了相变潜热,热传导/对流/辐射多重传热机制和随温度变化的热物性参数条件下,使用ANSYS二次开发语言APDL实现了高斯激光热源的移动,并利用“生死单元”完成了多层多道的能量加载。研究表明：温度变化率与工艺参数 (激光功率和扫描速度) 存在正对应关系,最高可达7.03×106 °C/s。当扫描速度过快 (300 mm/s) 或激光功率过低 (50 W) 时,获得的熔池温度低 (1991 °C),液相存在时间过短 (0.29 ms),而且液相量少,粘度大,不利于液相金属在粉末间隙中的铺展和润湿,易于在制件中形成不规则孔洞,增加制件孔隙率;在优化的工艺参数下：P = 100 W, v = 100 mm/s,重熔深度 (15.1 μm)、重熔宽度 (35.0 μm)、液相存在时间 (1.2 ms)、熔池最高温度 (2204 °C) 和温度变化率均较为合适,易于获得冶金结合良好的SLM制件。对TiC/Inconel 718混合粉末进行了选区激光熔化实验,验证了模拟结果的正确性。