激光参数和扫描策略对选择性激光熔化TC11合金成形性能的影响

采用选择性激光熔化技术制备了TC11合金试样,研究了激光参数和扫描策略对TC11合金成形性能的影响。结果表明:随着激光扫描速度的增加,合金表面黏附的金属球形颗粒增加,单道熔池宽度减小,试样表面变得粗糙。当激光扫描速度为0.6 m/s时,合金内部存在的孔隙为球形气孔;激光扫描速度大于1.2 m/s时,合金内部存在未熔不规则孔隙。随着激光功率的增加,单道熔池宽度增大,合金表面变得光滑;当激光功率不大于280 W时,样品内部存在极少量不规则未熔孔隙;激光功率为320 W时,样品内部存在极少量球形气孔。打印时采用每一层相对上一层旋转67°的扫描策略可以弥补上一层扫描时所造成的中心和边缘的高度差,避免高度差加大产生内部孔隙。为选择性激光熔化制备TC11合金选择合适的激光工艺参数和扫描策略提供了一定的参考依据。     

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...     

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%。     

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%。     

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相对密度的影响效果差别很大,其中扫描间距的影响效果最大,其次是激光功率和扫描速度,此外扫描速度与扫描间距的交互作用对于试样相对密度的影响也比较显著。两种不同优化方法获得的最佳工艺参数组合相同,均为激光功率280 W、扫描速度1000 mm·s?1以及扫描间距0.12 mm。     

激光熔丝Ti6Al4V合金成形工艺、微观组织及强韧性研究

采用激光熔丝增材制造技术制备了单道多层的Ti6Al4V合金试样,系统研究了激光功率、扫描速度及送丝速度对Ti6Al4V合金的组织形貌、拉伸性能和冲击性能的影响。单道多层沉积试样的组织由马氏体α’、α集束和网篮状α构成。激光功率提高使β晶粒尺寸增大和马氏体α’分解程度增加,激光功率从3 000 W提升至3 500 W时试样抗拉强度下降了约4%,但延伸率上升了50%,冲击韧性提高了约6%。送丝速度的提高增大了试样的β晶粒平均尺寸,随着送丝速度从10 mm/s增加至30 mm/s,抗拉强度下降了2%,延伸率提高了67%,冲击韧性提高了11%。扫描速度提高会增加试样内的未熔合缺陷和残留马氏体α’,扫描速度6 mm/s试样相比扫描速度4 mm/s的试样延伸率提高了约45%,抗拉强度下降了2%,冲击韧性提高了11%。     

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。     

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。     

激光加工参数对Al_2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层质量的影响

利用激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层,研究激光加工参数对高熵合金涂层质量的影响。结果表明:当激光功率过小时,激光注入能量较少,涂层和基体不能形成良好的结合;当激光功率过大时,基体材料表面熔化过多,所得稀释率过大,造成涂层的性能下降。在保证涂层与基体结合良好的前提下,随扫描速度增大,显微组织变得细小均匀,耐蚀性变好。激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层的最佳工艺参数为:激光功率P=2500W,扫描速度V=3mm/s,熔覆粉末厚度d=1.0mm,光斑直径D=4.0mm。     

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。     

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%。     

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%。      

Effect of the selective laser melting parameters on the structure–phase state of a ZhS6K-VI nickel superalloy

The influence of the technological parameters of selective laser melting (SLM) on the structure–phase state of a ZhS6K-VI nickel superalloy synthesized is studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. A nickel solid solution, an ordered γ' phase, and carbide inclusions form in the alloy at a scanning speed of 600–1200 mm/s, a laser beam power of 170–200 W, and various melting strategies. The following texture is shown to form in the alloy during SLM: the laser scanning plane predominantly coincides with the crystallographic {100} plane. The lower the scanning speed or the laser power, the stronger the texture. The alloy of found to be susceptible to cracking, which decreases with increasing scanning speed.     

Processing of AlSi9Cu3 alloy by selective laser melting

ABSTRACT

Additive manufacturing of Al-alloys allows the production of components with a complicated structured shape, geometry composed by lattice structures, internal cooling, etc. The portfolio of Al-alloys for metal additive manufacturing is still under development and is strongly limited, compared to the conventional technology. The alloy AlSi9Cu3 is used in many applications, but its processing details are still missing. The main aim of this paper is to describe the laser process parameters for AlSi9Cu3, processed by SLM technology and manufactured from two powders of different shapes and particle sizes. The tested process parameters were laser power, laser speed, and hatch distance in the range of 100–400?W, 200–1500?mm?·?s^?1 and 90–150?µm. These were tested using a single-track and cube test. Microstructure, mechanical properties and the fatigue of SLM samples were analysed and compared with as-casted material.     

Quantitative Evaluation of Bulk and Interface Microstructures in Al-3003 Alloy Builds Made by Very High Power Ultrasonic Additive Manufacturing

Ultrasonically consolidated 3003 aluminum alloy builds were prepared with constituent tapes by using a very high power ultrasonic additive manufacturing (UAM) process. Microstructures of interface and bulk regions were quantitatively characterized using the electron backscattered diffraction technique. The interface microstructure consists of equiaxed grains. The 〈111〉 crystallographic directions of these grains were aligned with the normal direction of the specimen, confirming a shear deformation mode at these regions. In addition, due to recrystallization, the density of low-angle grain boundaries also significantly decreased. In contrast, original elongated grains and partially recrystallized grains were observed in the bulk region of the tape. These elongated grains correspond to rolling texture components of face-centered-cubic materials. The preceding microstructure gradients are rationalized based on the accumulated thermomechanical cycles during processing.     

Metallurgical and mechanical characterisation of titanium based materials for endosseous applications obtained by selective laser melting

Abstract

The aim of the present work was to estimate the feasibility of selective laser melting (SLM) to produce Ti-hydroxyapatite bioactive composite materials for personalised endosseous implants. Mixtures of Ti6Al7Nb surface conditioned powder with hydroxyapatite up to 5 vol.-% were processed by SLM with the same scanning strategy and laser power in the range of 50–200 W. Specimens with porous structures were characterised from a structural and mechanical point of view. Irrespective to the initial hydroxyapatite content, density increased by increasing the laser power. The microstructure of manufactured parts mainly consisted of α′ martensite. In materials with 5 vol.-% hydroxyapatite, a phosphorous containing phase formed as a consequence of hydroxyapatite decomposition and interaction with the base Ti alloy. By increasing the laser power, the tensile strength increased mainly due to the density improvement of all the investigated materials.     

激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。