选区激光熔化工艺对NiTi形状记忆合金相变及拉伸性能影响

采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金,研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明:激光能量密度在45～85 J?mm?3时,试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大,试样中NiTi（B2）相含量有所减少,相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti₂Ni相,随激光能量密度增大,析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J?mm?3的试样具有最优综合性能,样品的抗拉强度为(783±3) MPa,断后伸长率为(13.9±0.2)%,室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%,可回复应变为2.75%。     

选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。     

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。     

原料粉末对NiTi的选区激光熔化成形件性能的影响

分别以Ni+Ti元素混合粉末和NiTi预合金粉末为原料,采用选区激光熔化工艺打印成形.重点研究了在相同打印工艺参数下原料粉末对成形件致密度、物相组成、显微组织、显微硬度的影响,从而反馈说明所用打印粉末对成形件性能的影响.结果 表明:在相同打印工艺参数下,整体上NiTi预合金粉末成形件的致密度较高,而Ni+Ti混合粉末成形件的显微硬度较高.对于同一种粉末,随着能量密度的增大,成形件的致密度先增大后减小,而显微硬度先减小后增大.NiTi预合金粉末成形件有致密的微观结构且相分布均匀,但存在少量孔隙.Ni+Ti混合粉末成形件的微观结构有和构建方向垂直的贯穿式裂纹以及不均匀的基体相,但几乎没有孔隙.     

齿科用钛合金粉末粒度对激光选区熔化工艺适用性研究

激光选区熔化(SLM)是一种在医疗领域应用越来越广泛的3D打印工艺,用SLM技术打印齿科钛合金粉末,可以制作出个性化且具有复杂结构的口腔医疗器械。为了研究粉末粒度对SLM工艺的成形适用性,本研究选择了齿科用Ti-6Al-4V合金粉末作为成形材料,通过不同目数的筛网对粉末进行分级,得到不同粒度范围的钛合金粉末。采用EOS M280设备分别成形不同粒度范围的粉末,并对成形过程和成形件表面质量进行对比分析,得出当粉末粒度范围为15~53μm时,熔道连续无缺陷,成形件表面光滑平整,有金属光泽。该粒度范围粉末成形件的内部孔洞很少,强度和塑性均优于铸造件。粒度范围为15~53μm的齿科用钛合金粉末适用于激光选区熔化工艺。     

热处理对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化成形法制备Al Si10Mg合金,然后分别进行退火、固溶以及T6处理,研究热处理工艺对合金显微组织与力学性能的影响,优化其热处理工艺。结果表明:选区激光熔化成形Al Si10Mg合金的物相主要为α-Al基体和共晶Si。共晶体组织[α-Al+单质Si]在α-Al基体上呈连续网络状分布。XOY和XOZ截面的组织均有粗晶区、细晶区和热影响区。经退火处理后,连续网络状分布的共晶Si发生部分溶解和断裂,合金的强度降低,但硬度略微升高。经T6处理后,共晶体呈规则几何形状零散地镶嵌在α-Al基体上,合金的抗拉强度下降,但屈服强度略有提升,塑性明显增强。综合比较,T6处理更适合作为选区激光熔化成形Al Si10Mg合金的后续热处理。     

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来,越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末,逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构,能够极大地缩短产品生产周期,提高生产效率,特别是在选区激光熔化（SLM）以及选区电子束熔化（SEBM）制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势,以及在增材制造（AM）技术中,铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响,重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题,进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点,以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化（EB-LHM）技术,虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响,并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

激光选区熔化成形S136模具钢热处理组织和性能研究

激光选区熔化是非平衡凝固过程，成形过程会产生热应力及组织应力，造成金属零件开裂、变形等缺陷，后期热处理是改善激光选区熔化金属零件微观组织和提升性能的有效手段。本文研究了后期热处理参数（热处理温度、保温时间及冷却方式）对激光选区熔化成形的S136模具钢零件微观组织和性能的影响。结果表明:最优热处理参数为1050℃，保温30 min，水冷。在最优热处理工艺下S136模具钢试样洛氏硬度达到HRC 53.7，比热处理之前提高了8.6%，洛氏硬度标准差比热处理之前降低了37.14%，硬度均匀性得到显著改善；试样的耐磨性、最大显微硬度和最大弹性模量比热处理前分别提升33.5%、3.3%和8.6%；试样的熔池形态鳞状形貌结构消失，碳化物相CrFe₇C_0.45溶解，组织均匀，基本呈现各向同性特征。     

3D打印金属材料中孔隙率的影响因素和改善方法

选区激光熔融技术是精细激光快速成形技术领域中最具发展潜力的金属3D打印技术之一, 但在快速成形过程中的急速加热和快速凝固导致材料出现孔隙、裂纹等缺陷。本文介绍了对选区激光熔融技术制备金属材料孔隙率的影响因素, 包括激光功率、扫描速率、环境气氛、纳米粉末复合掺杂等; 讨论了降低孔隙率的后处理方法, 如热处理、塑性变形等, 旨在研究对3D打印金属材料孔隙率的影响规律, 从而获得性能优良的打印材料。     

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%。     

Selective Laser Melting of Maraging Steels Using Recycled Powders: A Comprehensive Microstructural and Mechanical Investigation

Selective laser melting (SLM) is an additive manufacturing (AM) technique designed to use a high energy density laser to fuse metallic powders for producing three-dimensional parts. So far, most studies of SLM have been focused on using virgin metal powders. There are few comprehensive studies on the microstructure and mechanical properties of SLM-produced parts using recycled powders, especially for maraging steels. In this study, we employ recycled steel powder (reused after 113 building cycles) in the SLM process to print multiple shaped components and systematically characterize the microstructure and mechanical properties (indentation, tensile, and Charpy testing). Our results show that maraging steel produced with recycled powder exhibit the nearly identical microstructure and mechanical properties (940 MPa yield strength, 1127 MPa ultimate tensile strength, 11 pct elongation, and 47.5 J room temperature impact fracture energy) to those produced using virgin powders. This study provides a useful generic guide towards using recycled metal powders in the SLM processing, promoting an economic solution to industrial productions.

     

选区激光熔化成形TA1钛合金组织性能研究

通过选区激光熔化(SLM)制备TA1合金,研究了打印态及退火态TA1合金的组织及性能。研究结果表明,SLM制备的TA1合金具有优异的力学性能,其抗拉强度、伸长率及断面收缩率均满足GJB 2744A-2007中锻件的要求,尤其抗拉强度达到600 MPa以上。打印件在不同打印方向上的性能略有差异,Y方向上最优,X方向上次之,Z方向上最弱(580 MPa)。退火处理后的组织更加均匀,抗拉强度、断面收缩率和硬度比打印态略有降低,伸长率略有增大。SLM制备的TA1合金能够在复杂精密件的应用上代替锻件,节省原材料,为3D打印TA1合金的应用提供参考。     

金属粉末特性对选区激光熔化工艺及其制件性能影响

高品质金属粉末是选区激光熔化（selective laser melting,SLM）制备高性能制件的重要基础。粉体特性对选区激光熔化技术的影响及其机理研究是理解选区激光熔化技术不可或缺的重要组成部分。本文从粉末物理和化学特性出发,论述了粉末特性对选区激光熔化工艺、制件微观组织与性能的影响。结果表明,粉末的物理特性,尤其是粉末形貌和粉末粒度分布能显著影响其流动性和粉末床堆密度等关键工艺特性;而粉末的化学成分,特别是杂质成分,是影响制件相组成和微观组织的重要因素。在此基础上,本文进一步介绍了选区激光熔化过程中高能量源与粉末颗粒的冶金作用机理研究进展。     

选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。      

Effect of powder oxygen content on the microstructure and properties of Co–Cr dental alloys fabricated by selective laser melting

A high oxygen content can lead to metallurgical defects such as holes and microcracks in the products of selective laser melting (SLM) that significantly reduce the density and mechanical properties of a denture. In this study, a batch of a Co–Cr alloy powder was subjected to forced oxidation. SLM was used to prepare specimens from the powder before and after the treatment for the performance tests. The results showed that Co–Cr alloy powders with oxygen contents 184 and 616?ppm could both achieve good shaping of the specimens under identical SLM conditions. There was no significant difference between the specimens in terms of fuselage morphology, microstructure, density, tensile strength, yield strength and hardness. However, the elongation of the alloy synthesised using the higher oxygen content powder was significantly lowered, but still higher than that required by the ASTM F75 Casting Standard of the United States.     

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.     

射频等离子体和热处理制备球形WC–Co粉末

以喷雾造粒WC–30Co粉末为原料,采用射频等离子体和后续热处理制备3D打印用球形WC–Co粉末,研究射频等离子体球化和热处理对粉末特性的影响。结果表明,射频等离子体球化效果显著,喷雾造粒粉末的球化率可达100%。球化后的粉末表面光滑、结构致密,存在一定数量表面粗糙的“费列罗”颗粒。射频等离子体处理使粉末的松装密度和流动性显著提高,同时导致WC严重分解和Co蒸发损失,球化粉末中含有大量C、W₂C和Co₃W₃C等有害相,Co质量分数降低至25.80%。后续热处理可很好地对球化粉末进行物相和成分调控。经900 ℃热处理后,粉末的物相组成重新转变为WC和Co,游离碳含量控制在合理的水平,并且粉末依然保持良好的球形度,具有较好的松装密度和流动性,可以满足3D打印对原材料的要求。