工艺参数对316L不锈钢选区激光熔化成型组织性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了316L不锈钢试样,通过金相观察、硬度试验和拉伸试验,研究了激光功率和扫描速度对试样组织性能的影响.结果表明:316L不锈钢SLM成型件抗拉强度、屈服强度、硬度优于普通成型316L不锈钢,但其塑性稍差;成型件孔隙缺陷的出现是影响其力学性能的关键;随着扫描速度的增加或激光功率的减小,成型件形成孔隙缺陷的几率增加,导致其力学性能呈下降趋势,当激光功率较低且扫描速度较大时,出现粉末未熔化现象,导致其力学性能急剧下降;激光功率为275 W,扫描速度为0.7 m/s时成型件显微组织最优,抗拉强度、屈服强度、断后伸长率及硬度值最佳.     

工艺参数对选区激光熔化成形316L不锈钢的影响

为研究不同参数对SLM成形316L不锈钢组织和性能的影响,采用正交试验法研究不同扫描速度、激光功率和扫描间距的不锈钢致密度和力学性能。结果表明:扫描间距对不锈钢的致密度和力学性能影响最大,其次为激光功率,最后为扫描速度。增加激光功率可以提高其致密度、强度和塑性,而增加扫描速度或扫描间距会产生相反的作用。     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

选择性激光熔化316L不锈钢粉成形优化工艺

针对选择性激光熔化技术加工零件存在的致密度低、成形精度差和表面光洁度低的问题,利用正交实验的方法优化316L不锈钢粉末成形零件的工艺,研究激光功率、扫描速度、扫描间距对零件成形致密度的影响,分析了试样的表面形貌。实验结果表明:采用选择性激光熔化工艺的316L不锈钢粉末试样有较高致密度,其试样的致密度达80.1%。工艺优化后的参数为激光功率300 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm,并在该组优化参数条件下成功制造零件。     

HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料的力学性能

采用干粉叠层法和热压工艺制备HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料,使用三点弯曲法测定HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量,并借助扫描电子显微镜对试样对表面形貌和微观结构进行观察和表征,利用场发射高分辨扫描电子显微镜对试样进行元素线扫描分析.研究结果表明:通过控制HA粉末的含量(体积分数)在20%～40%之间时,所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的强度和模量相匹配,得到生物力学相容性好的复合材料;HA/316L不锈钢复合材料各梯度层之间过渡自然,没有明显的宏观界面、缺陷和裂纹等,梯度层内部和界面处两相分布均匀,且各成分均呈现连续的梯度分布,界面结合紧密.     

原位合成CNTs/Cu-Al2O3复合材料的性能研究

对Al的质量分数分别为0.20%,0.35%,0.60%的Cu-Al合金粉末进行内氧化,得到Cu-Al₂O₃粉末。采用化学气相沉积法在Cu-Al₂O₃粉末表面原位生长碳纳米管(carbon nano tubes, CNTs),采用放电等离子烧结工艺成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合粉末、复合材料断口的形貌。采用显微硬度计、微拉伸试验机、摩擦磨损试验机分别对纯Cu及复合材料的维氏硬度、抗拉强度、摩擦因数进行测试。采用电化学工作站测试复合材料在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Al的质量分数的增加,粉末表面合成的CNTs的数量也增多。Al的质量分数为0.35%时,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的综合性能最佳,与纯Cu相比,复合材料的抗拉强度和腐蚀电势分别提高了86.4%和43.2%,分别为315 MPa和-0.268 V,摩擦因数降低了53.3%,仅为0.28。     

Cu/Ni3Ti原位复合材料的显微组织和力学性能

通过真空电弧熔炼法制备了Cu/Ni₃Ti原位复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和纳米压痕仪分别测试了Cu/Ni₃Ti原位复合材料的相组成、微观组织形貌、显微硬度和弹性模量。结果显示,Ni₃Ti相在铜基体中呈针状分布,且铸锭边缘与心部平均晶粒直径分别约为1.74和249 μm。Cu/Ni₃Ti原位复合材料在时效温度为550℃时的强化效果最佳,此时铜基体与Ni₃Ti相的显微硬度最大值分别达到了174和209。在热处理后,Ni₃Ti相的最大硬度和弹性模量分别达到10.5 GPa和249.7 GPa,远高于Cu基体,Ni₃Ti相是一种理想的增强相。     

BiFeO3掺杂Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3陶瓷的制备与磁电性能研究

以固相合成法制备了铁酸铋（BiFeO₃,简称BFO）掺杂的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅（Pb（In_1/2Nb_1/2）O₃-Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-PbTiO₃,简称PIN-PMN-PT）多铁性陶瓷材料,X射线衍射（XRD）测试结果表明：样品具有钙钛矿结构,电滞回线显示其铁电性良好,剩余极化值（P_r）可达18 μC·cm^-2.由于BiFeO₃掺杂后,样品电矩减小,氧空位增多,使其铁电畴翻转困难,样品的电性能略有下降,但是其磁性能随BiFeO₃掺入量的增加而逐渐增强,且样品居里温度（T_m）为200℃左右.该材料在电磁学领域有望成为具有应用前景的多铁性材料.     

316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的制备与性能

采用粉末冶金方法制备了316L不锈钢/Y-PSZ复合材料,研究了316L不锈钢含量与粉末粒度对复合材料的显微组织、烧结收缩率、密度及硬度的影响.结果表明:随着316L含量的增加,复合材料的密度增高,相对密度和烧结收缩率逐渐降低,试样的HRC硬度值下降;在316L含量一定的情况下,随着316L颗粒尺寸的增大,复合材料的密度略有降低,相对密度和线收缩率逐渐减小,试样的HRC硬度值下降.在本文的研究条件下,所制备复合材料的相对密度值在92.5%～95.5%之间.     

基于化学诱导相变法的磁性液体合成及其磁光效应

使用化学诱导相变法制备的γ-Fe₂O₃磁性纳米颗粒,经油酸表面包裹可分散于煤油中合成磁性液体.在磁场作用下,圆偏振光透过磁性液体样品后,由于双折射效应和二向色性,透射光为椭圆偏振光.用圆偏振光作为探测光源,使用θ扫描技术可得到透射椭圆偏振光的相对强度角分布的T-θ曲线.从曲线可得到反映透射椭圆偏振光特征的相对透射强度的最小值T_min和最大值T_max以及椭圆的取向角Δθ.从这些透射光的参数可导出磁双折射效应Δn和磁二向色性Δκ.实验结果表明：随着磁场H增强或颗粒体积分数φ_v增大,Δn和Δκ增加.所制备的磁性液体的磁双折射和磁二向色性来源于在磁场作用下,磁性液体中的磁性纳米颗粒由分散体系形成了场致链结构.     

选择性激光熔化高温合金粉末成形工艺

为研究高温合金在SLM成形过程中熔池的形貌、熔化成形零件的致密度,通过实验分析激光功率、扫描速度和扫描间距等对成形过程的影响.实验结果表明：激光功率的大小是影响熔池好坏和成形试样致密度高低的主要因素.通过正交实验对工艺参数优化,其激光功率为400W、扫描间距为0.1 mm、扫描速度为700 mm/s时,致密度最大为85.8％.在该组优化参数下成功试制零件.     

SLM成形多层多道金属薄壁件温度场有限元模拟

针对高强铝合金A17075选区激光熔化（selective laser melting,SLM）过程中未知的熔池变化规律和层间作用影响产品成形效率和精度的问题，研究不同工艺参数（激光功率和扫描速度）对各成形层熔池形态和温度场的影响。利用有限元分析软件ANSYS建立金属薄壁件SLM成形的多层多道温度场有限元模型，同时，利用APDL（ansys parametric design language）语言编程模拟了激光热源的加载、激光功率与扫描速度，采用“单元生死”技术描述金属粉末材料的动态增长过程，得出瞬态温度场的分布状况。结果表明，激光功率与扫描速度各自影响不同的温度场因素，适合Al7075粉末的SLM工艺参数为功率250~300 W，速度800~1 000 mm/s。本文得到了激光功率和扫描速度的合理范围，为高强铝合金SLM实际实验提供理论参考。     

粉末特性与工艺参数对SLM成形的影响

通过试验研究了316L不锈钢粉末参数及工艺参数对选择性激光熔化（SLM）成形性能的影响规律．结果表明：单一粒径分布的粉末松装密度低于多种粒径混合后的松装密度;采用2种不同粒径粉末充分混合,最大松装密度达到59．83％;平均粒径小的粉末比平均粒径大的粉末成形性好,粒径分布范围宽的粉末成形时球化现象明显;利用平均粒径为26．36p．m的粉末和优化的工艺参数制造出测试件,最高致密度达99．75％,拉伸强度最高达1068MPa．     

Anisotropy in mechanical properties and corrosion resistance of 316L stainless steel fabricated by selective laser melting

The corrosion behavior and mechanical properties of 316 L stainless steel(SS) fabricated via selective laser melting(SLM) were clarified by potentiodynamic polarization measurements, immersion tests, and tensile experiments. The microstructural anisotropy of SLMed 316 L SS was also investigated by electron back-scattered diffraction and transmission electron microscopy. The grain sizes of the SLMed 316 L SS in the XOZ plane were smaller than those of the SLMed 316 L SS in the XOY plane, and a greater number of low-angle boundaries were present in the XOY plane, resulting in lower elongation for the XOY plane than for the XOZ plane. The SLMed 316 L was expected to exhibit higher strength but lower ductility than the wrought 316 L, which was attributed to the high density of dislocations. The pitting potentials of the SLMed 316 L samples were universally higher than those of the wrought sample in chloride solutions because of the annihilation of MnS or(Ca,Al)-oxides during the rapid solidification. However, the molten pool boundaries preferentially dissolved in aggressive solutions and the damage of the SLMed 316 L in FeCl3 solution was more serious after long-term service, indicating poor durability.     

选区激光熔化铜合金纳米力学性能实验研究

针对选区激光熔化铜合金成形微观力学性能,采用正交实验设计方法,研究了不同工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距)对成形样件纳米压痕硬度的影响.通过方差分析,得出了不同工艺参数对其纳米硬度影响程度,从而为选区激光熔化成形工艺提高零件表面微观力学性能提供理论指导.     

增减材复合制造WC颗粒增强316L不锈钢材料组织性能

基于自主研发的增减材复合工艺技术与装备，探索了激光功率和WC颗粒质量分数对316L不锈钢复合材料致密度、组织演变和表面耐磨性能的影响规律.结果表明:随着WC质量分数的增加，试样致密度呈现先升高后降低的趋势，而硬度和耐磨性能均逐渐提高，过多的WC颗粒会使工件内部产生热裂纹，同时降低了工件的表面质量；当激光功率由270W提高到330W时粉末充分熔化，凝固后未熔合缺陷明显减少.当WC颗粒质量分数为5%、激光功率为330W时，增材件的致密度最高达到99.6%；相比未添加WC颗粒的工件，力学性能、耐磨性能和表面质量等指标均有明显提高.     

Thermal damage and ablation behavior of plasma sprayed Ba2SmTaO6 coatings irradiated by high power continuous laser

Ba₂SmTaO₆ laser protection coatings of ≈200 ​μm thickness were deposited onto stainless steel surfaces by air plasma spraying, and the laser irradiation resistance of the coatings was investigated. For laser irradiation with a laser power density less than 1000 ​W/cm², the coatings kept intact. For a laser power density exceeding 1500 ​W/cm², the Ba₂SmTaO₆ coatings underwent recrystallization, grain growth occurred, and certain spray morphology features disappeared by melting. In the case of a laser power density of 2000 ​W/cm² applied for 10s, the incident laser parameter was beyond the coatings protection threshold, and the coating peeled off. The samples back surface temperature kept unchanged within the first 1s of laser irradiation, indicating that Ba₂SmTaO₆ coatings have excellent laser protection capability and can limit the rise of the substrate temperature. However, the low thermal conductivity of Ba₂SmTaO₆ leads to a detrimental laser energy concentration at the beginning of the laser irradiation period on the sample front surface, resulting in a rapid increase of the surface temperature up to the melting point.     

扫描策略对激光增材制造铁基复合材料冶金缺陷控制、显微组织演变及力学性能的影响机制研究

Steel matrix composites (SMCs) reinforced with WC particles were fabricated via selective laser melting (SLM) by employing various laser scan strategies. A detailed relationship between the SLM strategies, defect formation, microstructural evolution, and mechanical properties of SMCs was established. The laser scan strategies can be manipulated to deliberately alter the thermal history of SMC during SLM processing. Particularly, the involved thermal cycling, which encompassed multiple layers, strongly affected the processing quality of SMCs. S-shaped scan sequence combined with interlayer offset and orthogonal stagger mode can effectively eliminate the metallurgical defects and retained austenite within the produced SMCs. However, due to large thermal stress, microcracks that were perpendicular to the building direction formed within the SMCs. By employing the checkerboard filling (CBF) hatching mode, the thermal stress arising during SLM can be significantly reduced, thus preventing the evolution of interlayer microcracks. The compressive properties of fabricated SMCs can be tailored at a high compressive strength (~3031.5 MPa) and fracture strain (~24.8%) by adopting the CBF hatching mode combined with the optimized scan sequence and stagger mode. This study demonstrates great feasibility in tuning the mechanical properties of SLM-fabricated SMCs without varying the set energy input, e.g., laser power and scanning speed.