Toward in-situ flaw detection in laser powder bed fusion additive manufacturing through layerwise imagery and machine learning

Process monitoring in additive manufacturing may allow components to be certified cheaply and rapidly and opens the possibility of healing defects, if detected. Here, neural networks (NNs) and convolutional neural networks (CNNs) are trained to detect flaws in layerwise images of a build, using labeled XCT data as a ground truth. Multiple images were recorded after each layer before and after recoating with various lighting conditions. Classifying networks were given a single image or multiple images of various lighting conditions for training and testing. CNNs demonstrated significantly better performance than NNs across all tasks. Furthermore, CNNs demonstrated improved generalizability, i.e., the ability to generalize to more diverse data than either the training or validation data sets. Specifically, CNNs trained on high-resolution layerwise images from one build showed minimal loss in performance when applied to data from an independent build, whereas the performance of the NNs degraded significantly. CNN accuracy was also demonstrated to be a function of flaw size, suggesting that smaller flaws may be produced by mechanisms that do not alter the surface morphology of the build plate. CNNs demonstrated accuracies of 93.5 % on large (>200 μm) flaws when testing and training on components from the same build and accuracies of 87.3 % when testing on a previously unseen build. Finally, evidence linking the formation of large lack-of-fusion defects to the presence of process ejecta is presented.     

利用“球化效应”激光扫描制备球形Ti粉的研究

利用“球化效应”，在SLS设备上探索将异形Ti粉转化为高性能球形粉末的可行途径。通过系统地改变激光功率、扫描速度，以及选取合适的激光扫描间距，探明了形成“球化效应”的工艺条件，并在激光功率为600W，扫描速度为30mm／s时，获得了较为理想的球形Ti粉。通过对球化过程进行理论分析，得出了选取激光扫描制备球形Ti粉工艺参数的准则。     

凝胶燃烧法合成LiCoO2超细粉体的研究

以LiNO3和Co(NO3)2@6H2O为原料,柠檬酸为燃料.采用凝胶低温燃烧技术合成了LiCoO2超细粉体.并利用各种分析技术对柠檬酸和硝酸盐形成的凝胶及凝胶燃烧合成的粉体进行了研究柠檬酸硝酸盐凝胶在350-400℃之间发生燃烧反应,得到黑色疏松粉体X射线衍射分析表明.适当提高柠檬酸在凝胶中的含量.燃烧后得到的粉体晶粒尺寸显著减小未经燃烧的粉体中除含有LiCoO2外.还有CoO,Li2CO3等杂质相.但在450℃下经短时间煅烧后.杂质相消失,其晶相为层状岩盐结构的高温LiCoO2相扫描电镜和透射电镜观察发现.随着煅烧温度的提高.LiCoO2粉体的粒径有所增大.但远小于在相同煅烧条件下用固相反应法制备的LiCoO2粉体.这表明采用燃烧法更适于合成具有单一相结构的,可在低温条件下烧结的超细LiCoO2粉体.     

90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末的瞬时液相强化烧结特征

采用机械合金化(MA)制备了晶粒尺寸为8～18 nm的90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末(MA粉末).将粉末注射成形,在1 480～1 500℃经3～5 min瞬时液相烧结.结果表明,采用瞬时液相强化烧结可以得到W晶粒为3～8 μm近全致密的细晶钨合金,显微组织为细小的球形W晶粒均匀地连续分布在纤维状粘结相中,烧结坯具有好的拉抻性能.长时间的传统液相烧结使球状W晶粒迅速粗化,而且密度和强度下降,但延伸率反而增加.在MA粉末中添加微量Y2O3后采用瞬时液相烧结,可以使合金抗拉强度提高到1 055 MPa,延伸率提高到16.5%.     

粉末冶金TiAl合金排气门的研制

利用元素粉末冶金方法制备了TiAl合金排气阀。为提高排气门杆部的致密度、均匀度 ,设计了特有的径向热压工艺 ,并从理论上分析了与该工艺相关的压坯密度、致密化和应力变化规律。制备出高径比为 10 .7,密度为 3.79g/cm3 的粉末冶金TiAl合金汽车发动机排气门     

弹链粉末涂装可行性探讨

通过炮用弹链粉末静电喷涂工艺试验,验证了弹链粉末涂装的可行性。粉末涂装工艺能够提高炮用弹链的防蚀性,简化工序。     

分子筛辅助人参须根粉快速制备人参皂苷Rg5的工艺研究

利用多功能改进型索氏提取器为提取工具,以人参须根粉为原料,盐酸为催化剂,分子筛辅助下高效制备了稀有人参皂苷Rg5,并通过单因素实验优化了工艺条件。实验结果表明：当以30 mL的甲醇为溶剂、加入0.3 g 4 A分子筛、于65 ℃提取4 h时,人参总皂苷的提取率达到10.2%,稀有人参皂苷Rg5的得率达到3.20%,与传统索氏提取器相比可以显著提高人参皂苷Rg5的制备效率。分子筛辅助下利用多功能改进型索氏提取器从人参须根粉提取制备稀有人参皂苷Rg5,不仅得率较高,而且操作简单快捷,是一种快速制备人参皂苷Rg5的工艺方法。     

烧结法赤泥-沥青粉固化剂稳定粉土的路用性能研究

为解决黄河冲积平原地区粉土粘聚力低、水稳定性差等工程应用问题,采用烧结法赤泥和基质沥青为主材制备粉土固化剂(RAC)对粉土进行综合稳定。按5%水泥优选掺量并附加0,2,4,6,8% RAC成型稳定粉土试件,经过标准养护、浸水软化、循环加热、低温冻融、高温自愈等特定试验条件后,进行3d、7d和28d龄期的抗压强度与压缩模量试验,对比分析不同掺量RAC稳定粉土路用性能的变化规律。采用扫描电镜(SEM)分别观察粉土、水泥稳定粉土和RAC稳定粉土的微观结构形貌和孔隙特征,进而探讨固化稳定机理。结合实体工程的应用实践对RAC稳定粉土的路用性能进行测试分析与验证。结果表明：与单掺水泥相比,RAC稳定粉土具有良好的力学性能,2,4,6,8%RAC稳定粉土标准养护3d强度分别提高110%,146%,156%,161%,28d龄期浸水强度损失率均小于20%;当RAC掺量高于4%时,循环加热5次以上可使稳定粉土的强度增长超过140%,低温冻融强度损失率小于15%;试件加载至90%极限荷载,循环加热5次后,2,4,6,8%RAC稳定粉土强度变化率分别是-8.3%,-2.3%,+8.0%,+12.9%。SEM图像显示RAC稳定使粉土形成密实的胶结凝聚体和均匀分布的孔径小于1μm非连通微孔结构,有利于稳定粉土水稳定性和抗冻性的提高;高温条件下沥青组分发生湿润粘结包裹粉土颗粒及水化产物,同时加速扩散填充内部孔隙和微裂缝,实现土体的损伤修复和结构补强。实体工程中RAC稳定粉土结构层取芯测试抗压强度为1.7MPa,压缩模量为1360MPa,路面弯沉为18~23(0.01mm),未出现裂缝、坑槽、松散等损坏现象。     

钨酸铵溶液浓度对超微钨粉形貌的影响

以钨酸铵溶液为原料，采用超声喷雾干燥法制备了超微钨粉。研究了该方法中钨酸铵浓度对超微钨粉形貌的影响。结果表明，当溶液中钨酸铵的浓度为10%时，得到了球形度很好的非完全结晶的前驱体。当钨酸铵浓度达25％时，得到了层片状的晶态前驱体。钨酸铵溶液浓度对干燥时晶体生长速度具有重要的影响。分别采用这2种前驱体在630℃，保温30min和氢气流莆4L／min条仲下能够完全还原，得到超微α—W粉。所制得的钨粉形貌完全遗传了其前驱体的形貌，分别得到球状和层状钨粉。球状钨粉由纳米颗粒聚集而成。片层状钨粉的厚度在1mm以下。