激光加工同轴送粉喷嘴两相流流场的数值模拟

激光金属沉积成形过程中,送粉喷嘴结构参数一定时,载气式同轴送粉喷嘴的粉末流场主要受送粉参数影响如载气速度、送粉量。为了进一步改善现有送粉喷嘴的汇聚性和提高粉末利用率,基于固气两相流数值计算模型,应用FLUENT软件模拟两种因素对同轴送粉喷嘴粉末流场的影响。结果表明:载气流速过小则会导致粉末流汇聚焦点浓度较低;载气速度过大则焦点形状不规则,降低成形表面质量;载气流速过小或者过大都会导致粉末利用率降低。送粉量主要影响粉末流焦点中心的汇聚浓度和粉末流速度以及速度波动。数值计算结果对同轴送粉喷嘴设计和优化激光加工工艺参数具有一定的参考价值。     

激光直接重熔硼铁粉末的组织与性能

运用激光直接重熔法进行快速原型制造,在纯铁粉末中加入硼,考察了不同含硼量及激光扫描工艺参数对试样组织与性能的影响。结果表明,随着硼含量的增加,试样组织的凝固颗粒尺寸增大而球化倾向降低,试样的表面粗糙度变差;但不同激光扫描工艺参数则影响不大。     

载气式同轴送粉喷嘴的数值模拟及实验研究

为了提高同轴送粉喷嘴的汇聚性,增大粉末汇聚焦距,解决成形过程中粉末利用率低及粉末反弹造成的喷嘴堵粉等问题,研究了同轴送粉喷嘴结构参数中的粉腔间隙和粉腔锥角对粉末汇聚的影响规律。计算结果表明,在其他工艺参数一定的条件下,粉腔间隙越小,粉末的汇聚性越好;粉腔锥角越大,粉末的汇聚焦距越大,有利于零件的成形。所建模型和模拟结果对同轴送粉喷嘴的结构优化设计具有参考价值。并对模拟结果进行了实验验证,得到了工艺参数对单道高度和宽度的影响,并优化了工艺参数,最终制造出高度均匀的薄壁零件。     

激光直接烧结成形金属零件的试验研究

激光直接烧结成形技术是在激光熔覆技术和快速原型及制造技术的基础上发展起来的一项先进的制造技术,其发展趋势是直接制造金属零件.本文采用Ni基和Co基合金粉末进行了激光烧结实验,利用激光烧结直接成形工艺进行了单道烧结试验,研究了不同工艺参数对成形性和表面质量的影响规律,同时使用SEM分析了单道涂覆层的组织特征,并得出获得致密组织较为理想的激光烧结工艺参数.     

基于图像的激光熔覆粉末粒子运动行为分析

为研究送粉参量(送粉量和送粉气流量)变化对激光熔覆过程同轴载气粉末粒子运动行为的影响,建立了数字粒子图像测速试验装置,开发了图像处理软件,得到了不同送粉参量精确的速度场云图以及z轴方向(垂直方向)浓度分布情况.结果表明,在送粉量一定的情况下,随送粉气流量的增加,粉末粒子的初始速度呈线性增大,并使z轴方向速度的增加值加大,而对粉末流浓度影响较小.在气流量一定的情况下,送粉量与粒子速度在一定范围内有一定比例关系,超出送粉量0.33g/s～0.83g/s范围,其影响将减弱.由于粉嘴结构的原因,沿出粉方向存在粉末发散汇聚再发散的变化.汇聚的实现与气体流量关系较大.     

基于激光光斑直径的激光熔覆粉末汇聚特性数值模拟

为了探索激光熔覆过程激光与粉末流的耦合作用机理,通过激光熔覆喷粉数值模拟,研究送粉速度对粉末汇聚特性的影响规律,随着送粉速度的增加,粉末流焦点直径逐渐减小,粉末流获得良好的收敛性。通过分析激光光斑模拟图,研究激光光斑大小与粉末流焦点直径的作用关系,并通过激光熔覆实验进一步验证,当粉末流焦点直径接近激光光斑直径时,熔覆形貌较好,但随着送粉速度的进一步提升,粉末流焦点直径减小,基体热影响区域增大,熔覆表面形貌变差,最终获得最佳送粉速度为170m/s。研究成果为激光熔覆粉末利用率与激光熔覆形貌控制提供理论依据。     

基于响应面法的聚苯乙烯粉末选择性激光烧结成型工艺参数优化

以聚苯乙烯粉末为实验材料,以尺寸精度作为评价指标,研究了激光功率、扫描间距、单层厚度、扫描速度及它们的交互作用对选择性激光烧结制件成型精度的影响,通过响应面法建立了工艺参数与尺寸精度之间的数学模型,得出了最优的工艺参数。研究结果表明,尺寸偏差率随激光功率与扫描速度的增大而减小,随单层厚度的增大先增大后减小,随扫描间距的增大而增大;激光功率和单层厚度及扫描间距和单层厚度的交互作用对尺寸偏差率影响较显著;响应面预测值与实际值最大误差低于7%。     

基于图像的激光熔覆粉末粒子运动行为分析

为研究送粉参量(送粉量和送粉气流量)变化对激光熔覆过程同轴载气粉末粒子运动行为的影响,建立了数字粒子图像测速试验装置,开发了图像处理软件,得到了不同送粉参量精确的速度场云图以及z轴方向(垂直方向)浓度分布情况。结果表明,在送粉量一定的情况下,随送粉气流量的增加,粉末粒子的初始速度呈线性增大,并使z轴方向速度的增加值加大,而对粉末流浓度影响较小。在气流量一定的情况下,送粉量与粒子速度在一定范围内有一定比例关系,超出送粉量0.33g/s～0.83g/s范围,其影响将减弱。由于粉嘴结构的原因,沿出粉方向存在粉末发散汇聚再发散的变化。汇聚的实现与气体流量关系较大。     

采用区域选择激光熔化法制造铝合金模型

对采用区域选择激光熔化(SLM)技术制造铝合金(如AlSi25,AlSi10Mg,AlMgSi0.5和AlMg3粉末)模型进行了工艺研究。研究表明不同的铝合金粉末具有不同的加工阈值。当激光功率超过粉末的加工阈值时,粉末与基体之间形成致密的冶金结合,为获得致密度为100%的铝合金模型提供了可能性。不同铝合金模型的致密度随着激光功率和扫描速度的变化而变化,但是不同铝合金对孔洞以及裂纹形成的敏感性不同,这主要是由铝合金粉末的不同冶金特性导致的。经过工艺摸索,采用优化参数制造AlSi10Mg拉伸试样,经测试,其机械性能超过了该合金铸造后经时效的拉伸试样性能。表明区域选择激光熔化技术是金属模型和零件直接制造的有效方法之一。     

激光直接烧结FGH95合金的微观组织与性能

基于直接激光金属烧结成形技术,以FGH95镍基高温合金粉末为研究对象,讨论了烧结工艺参数对制件微观组织、体积密度及显微硬度的影响。制件微观组织结构由等轴晶和枝状晶组成,在较高的激光功率、较低的扫描速度和较小的扫描间距时,等轴晶数量减少,尺寸增加,而枝状晶数量多且晶粒细微。制件的体积密度随着激光功率的提高而增大,随着扫描速率和扫描间距的增大而减小;随着激光功率和扫描速度的提高,制件的显微硬度呈先降后升趋势;随着扫描间距的增大,制件的显微硬度呈递增趋势,在到达最大值时有明显的回落。采用激光功率为900 W,扫描速度为0.8 m/min,扫描间距为0.6 mm以及粉层厚度为0.9 mm的参数组合,可获得表面平整、体积密度高、晶粒均匀细小和无明显微观缺陷的制件,其显微硬度可达到477 HV。     

用激光化学方法制备镍系精细粉末材料

选用醋酸镍为原料,在CO_2脉冲激光作用下发生化学反应,得到了NiO、Ni和Ni_2O_3的精细粉末,粉末粒直径约为0.5μm.     

光内送粉喷头空间变姿态粉气流场数值模拟

光内送粉喷头是一种新型的激光熔覆同轴送粉喷头,具有空心光束、单根粉束指向性好、无干涉、光粉气一体同轴等优势。为了分析喷头倾斜角度和外层准直气流速对粉束汇聚特性的影响,采用FLUENT软件进行模拟计算,对喷头在空间变姿态作业过程中单喷嘴出口粉束的汇聚特性进行了理论分析和实验验证。结果表明,喷嘴出口粉末质量浓度分布沿x方向服从高斯分布,对称轴上沿-y方向质量浓度先基本保持恒定,后逐渐下降为0kg/m3;随喷头倾斜角度的增大,粉末汇聚长度h不断减小,h变化范围为11mm~17mm,偏移量Δx大致呈增大趋势,Δx变化范围为0.0mm~0.4mm;随外层准直气速度增加,汇聚长度h呈轻微上升趋势,h上升幅度为1mm~2mm,而偏移量Δx在不同倾斜角度范围内呈现出不同变化趋势,Δx变化幅度为0.05mm~0.15mm;实验数据与模拟结果变化趋势基本吻合。所建模型和模拟结果对于选择和优化实验工艺参量具有参考价值。     

用于制备浆料的超细镍粉

本研究采用化学还原法制备一种能用于微电子工业制备电子浆料和电池行业生产电池的高分散超细镍粉。其比表面积为 1.7～ 5 .0 m2 / g,平均粒径小于 0 .4μm,松装密度小于 0 .89g/ cm3,形状为亚球形或球形。     

铜磷合金粉末选区激光熔化成型研究

为了应用选区激光熔化技术直接制造金属零件,采用Dimetal 240快速成型机对平均直径为75μm的铜磷合金粉末进行了工艺试验。成型机配备200W半导体抽运Nd:YAG激光器,激光功率为103W～117W,内部扫描速度为0.25m/s～0.41m/s,边框扫描速度为0.15m/s,铺粉厚度为0.2mm。所得试样用扫描电镜和光学显微镜进行了微观组织分析。试样层问结合为冶金结合,致密度达到90%以上,层内组织为细长枝晶,层问组织为细小等轴晶。结果表明,通过设定合适的工艺参量,选区激光熔化技术可以直接成型金属零件。     

微波-水热法合成PZT粉体的研究

叙述了微波-水热法在制备电子陶瓷粉体中的应用,设计制造出基本满足使用要求的微波-水热反应釜,设计出微波-水热法制PZT压电陶瓷粉体的实验方案。制备了结晶完好、粒径分布均匀、平均粒径为2 ?m的PZT压电陶瓷粉体。     

银包铜粉的制备及其性能

采用置换法还原络合银离子,在铜粉颗粒表面沉积金属银。着重研究了还原剂、络合剂和分散剂种类和用量等制备条件对包覆效果的影响;分析了银包覆程度及银-铜结合强度及复合粉体的抗氧化性。实验表明:银包铜粉体在w(银)为5.00%～18.00%时,与普通铜粉相比,氧化温度可提高40～140℃,具有良好的抗氧化性。     

活性粉末混凝土(RPC)微观结构和强度

传统的混凝土强度较低且功能单一，已不能适应当今建筑工程的需要。因此，许多学者在改善混凝土性能、开发它的功能等方面进行了大量的研究工作。活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPc)是继高强、高性能混凝土之后研制成功的又一种高强度、高韧性、低空隙率和高耐久性的超高性能混凝土，在石油、核电、市政、海洋等工程及军事设施方面有广阔的应用前景。