选区激光熔化成形AlSi10Mg合金力学性能稳定性研究

采用选区激光熔化（selective laser melting,SLM）技术在X、Y、Z 3个成形方向上批量生产了AlSi10Mg合金棒状试样,热处理后对所有试样进行室温拉伸性能测试,并对屈服强度和伸长率等主要拉伸性能指标进行统计分析,研究采用SLM技术在X、Y、Z 3个方向成形的AlSi10Mg合金力学性能稳定性。研究结果表明：不同方向成形的试样经热处理后力学性能差异较小,伸长率和屈服强度均表现出较小的离散;各个方向成形试样的屈服强度和伸长率满足正态分布,并且在正态分布概率密度函数曲线中均表现出以均值为中心的较高程度的集中;采用SLM技术制备的AlSi10Mg合金,成形参数和热处理工艺控制得当时,可以有效地缓解力学性能的各向异性,使X、Y、Z 3个方向成形试样的力学性能具有较高的稳定性。     

选区激光熔化Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究进展

选区激光熔化(selective laser melting, SLM)技术具有一体化快速制备复杂和高精度零件的能力,在航空航天等工业生产中有巨大的发展潜力。高强铝合金是近年来在增材制造领域发展迅速,可实现结构轻量化的重要材料,其中Al-Mg-Sc系高强铝合金在结构和性能方面具有极大的潜力。针对增材制造领域Al-Mg-Sc系高强铝合金的应用与发展,结合增材制造工艺技术,从增材制造高强铝合金合金成分、微观组织和力学性能三个方面,全面总结了增材制造Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究现状和进展趋势。在增材制造高强Al-Mg-Sc合金领域内,应当重点关注强化元素的多元化、SLM成形合金微观组织调控以及性能特征的多元化研究等方向。     

激光选区熔化技术在钴基高温合金制备中的应用进展

钴基高温合金是一种具有较高强度以及良好的耐热腐蚀性能的材料,在生物医疗、航空航天等领域有着广泛的应用。近年来以激光选区熔化技术(selective laser melting, SLM)为代表的增材制造技术快速发展。介绍了SLM技术在钴基高温合金制备中的应用,综述了在SLM过程中不同工艺参数对样品致密度、粗糙度等力学性能的影响,探讨了成形样品是否需要后处理以及后处理所带来的影响等。     

选区激光熔化成型镁合金构件关键技术综述

选区激光熔化成型镁合金构件性能优异且个性化程度高,在工业生产、生物医疗等多个领域具有重要应用意义。首先,对选区激光熔化成型镁合金技术的基本原理与技术特点进行了简要阐释;其次,基于选区激光熔化成型镁合金技术的国内外研究现状,将目前已有研究成果与尚未解决的技术问题进行归纳与总结;再次,对选区激光熔化成型镁合金关键技术进行分析,对主要技术难点及其解决方案进行综述;最后,对选区激光熔化成型镁合金发展趋势进行探讨,指出今后可在以下方面进行深入研究:1)优化现有工艺参数与成型仓风道等机械除尘结构,通过主动抑尘与被动抑尘相结合的方法提高成型质量;2)通过工艺调控减少成型缺陷,制备高性能镁合金构件;3)优化粉末筛分结构,提高成型安全性。     

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.     

选区激光熔化成形TA15钛合金的组织与拉伸性能

采用选区激光熔化成形TA15钛合金试样,利用OM、SEM等表征手段分析了选区激光熔化成形TA15钛合金组织形貌,并与板材的组织进行了对比;测试了成形试样的室温和高温拉伸性能.结果表明:可以通过选区激光熔化成形技术制备TA15钛合金,制备的TA15钛合金沿着沉积方向不断外延生长,组织呈细长柱状晶形貌,晶粒内部析出针状和片层状α相,与板材原始β晶粒被充分破碎,不存在连续的、平直的晶界,α相形貌不规则的组织存在较大差异.选区激光熔化成形TA15钛合金室温拉伸和高温拉伸性能均很优异,达到40mm厚钛合金板材水平,且横纵向性能呈现各向同性.     

选区激光熔化马氏体时效钢(18Ni300)工艺参数研究

采用单因素条件变量分析方法,研究选区激光熔化(SLM)增材制造过程中激光功率和扫描速度对马氏体时效钢成形件表面质量、相对致密度和硬度的影响规律.结果表明,随着激光扫描速度增大,试件表面熔道球化效应增强,内部缺陷增多,试件相对致密度和硬度逐渐降低;随着激光功率增大,试件表面熔道重熔区域变大,但试件的相对致密度和硬度无明显变化.本研究可为马氏体时效钢选区激光熔化工艺参数的合理选择提供参考.     

激光选区熔化成形S136模具钢的成形性能研究

采用激光选区熔化(SLM)技术成形了S136模具钢,对其相组成、微观组织、磨损性能、硬度及腐蚀行为等进行了研究.研究结果表明:水平成形方向上(正面),裂纹易于在熔化道附近产生并垂直于熔化道,因较大冷却速度产生了大量细小的针状马氏体组织,从而有较高的显微硬度(688.20 HV3),在滑动摩擦过程中形成了黏附层,磨损率较低(5 590?m3/(N·m)),在Fe Cl3溶液中发生了均匀腐蚀;而在垂直成形方向上(侧面),裂纹则垂直于SLM层-层堆积方向,显微硬度较低(649.04 HV3),磨损率为25 840?m3/(N·m),在腐蚀液中发生了层间腐蚀.上述结果进一步证实了SLM成形试样存在各向异性.最后,SLM成形了具有复杂的随形冷却流道的模具镶块,注塑应用表明采用该镶块可提升注塑冷却效率25%,降低注塑生产周期20%.     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

激光选区熔化AlMgScZr/AlSi10Mg工艺及性能

开展了含钪铝合金/铝合金多材料激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形研究,分析工艺参数对微观结构和宏观性能的影响.采用HK125型激光选区熔化成形设备,优化激光功率和扫描速率正交窗口,获得多材料样件界面结合最优的体能量密度为117.6 J/mm3.通过光镜观察和能谱仪(energy ...     

激光选区熔化TC4钛合金疲劳与断裂

分析了激光选区熔化ＴC４钛合金疲劳寿命及其影响因素。研究结果表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳性能与传统的经过退火处理的钛合金性能相当。对断口的疲劳源分析表明,激光选区熔化TC4钛合金的疲劳裂纹起源于距离表面最近的制造缺陷,这种制造缺陷多为不规则形状,在缺陷中能够明显地观察到制造过程中产生的层间界线。通过对比分析可知,疲劳源在试样表面以下的位置及其最大跨度尺寸影响着试样的疲劳寿命。目前,制造缺陷仍然是影响激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的主要因素。     

选区激光熔化直接成型金属零件致密度的改善

为了提高选区激光熔化(SLM)成型金属零件的致密度,对激光扫描单道熔池的形成特性进行了研究,探讨了扫描速度、激光功率对熔池宽度的影响,发现熔池附近无粉区宽度与熔池宽度有直接关系,并分析了激光连续扫描粉末情况下的扫描线间搭接缺陷.根据单道熔池的形成特性,提出采用层间错开扫描策略,该扫描策略将零件致密度提高到近100%,使层间与层内的熔池搭接紧密,SLM成型件的拉伸强度、延伸率、显微维式硬度分别达636MPa、15%~20%和250~285.实验结果表明,层间错开扫描策略对SLM直接成型金属零件的致密度与力学性能有明显的改善.     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

选区激光熔化成型过程的球化现象研究

为获得高致密及高精度金属零件,弱化甚至消除选区激光熔化快速成型过程的球化现象十分必要。本文从理论上分析金属熔池球化演变机制以及弱化球化的方法,发现熔池的气液界面有使熔池发生球化的倾向;如对上一层基础有一定的重熔量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池以及熔化基础形成的下部熔池,下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用;上部熔池的液固界面为熔液因重力下坠与基板界面形成的液固界面,视熔液与基板的润湿性的好或坏,对熔池球化具有促进或阻碍作用。因此,保证对上一层具有足够的重熔量可有效弱化球化现象。采用铜基合金粉末进行的单道熔池成型以及多层块状金属实体成型实验也验证了上述分析。     

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。     

New Voronoi Diagram Algorithm of Multiply-Connected Planar Areas in the Selective Laser Melting

This paper studies the practical generation of Voronoi diagrams for multiply-connected planar areas bounded by line segments. The core of the algorithm was calculating Voronoi polygon of every Voronoi object in planar areas independently. The main approach had two steps. The first step was calculating all relevant bisectors of every Voronoi object. The second was combining obtained bisectors into completed Voronoi polygons individually. All code was implemented in Visual C++ platform. The resulting code was extensively tested in real-world data and its practical running time grew only linearly. Three statistical CPU-consumption charts had been drawn with the Voronoi diagrams computation data, and compared with other published codes for computing Voronoi diagrams. The algorithm was applied to compute offsetting of slice area consisting of large-scale line segments for the selective laser melting (SLM) trajectory scanning technology which is a kind of rapid prototyping (RP). The experimental results of offsetting for slice area based on Voronoi diagrams show that the approach is effective and simple for polygon offsetting problems. The method is helpful to those offsetting work and can provide more effective offsetting solution.     

铝合金激光熔覆

采用大功率激光在铸铝合金的表面熔覆镍基合金粉末,熔覆材料是Ｎｉ６０,Ａｌ包Ｎｉ和Ｎｉ包Ａｌ粉末,基体是ＺＬ１０８。通过研究选出最佳工艺参数范围,对熔覆层进行了宏观和显微组织观察及性能测试。结果表明,Ｎｉ６０熔覆层具有良好的耐磨性和使用性。