激光选区熔化成形薄壁件研究进展

激光选区熔化是一种可以实现近净成形的数字化制造技术,能够制造传统工艺不能生产的复杂薄壁件,被认为是未来制造业的主导方向,应用前景广阔。综述了激光选区熔化成形薄壁件的研究现状,针对于激光选区熔化成形薄壁件成形质量较差、力学性能偏低等问题,重点介绍了工艺参数、热处理工艺以及壁厚等因素对激光选区熔化成形件微观组织、缺陷、成形质量及力学性能的影响,其中成形壁厚存在阈值,随着壁厚增加,薄壁孔隙先增加后减小,力学性能呈相反趋势。最后总结了薄壁件激光选区熔化成形存在的问题及未来的研究方向。     

选区激光熔化成形铜合金研究进展

铜合金具有良好的导电导热性,是众多行业的基础材料,随着高新技术的迅速发展,许多行业对高性能、高精度、复杂结构铜合金零部件需求日益增大。传统工艺可制备常规铜合金零件,但对于一些复杂结构铜合金零部件的制备存在困难。首先,本文综述了选区激光熔化成形铜及铜合金的研究进展,系统介绍了目前选区激光熔化成形纯铜所遇到的难点及解决方法;然后,综述了目前选区激光熔化成形不同系列铜合金的研究现状,重点介绍了不同系列铜合金成形件微观组织和力学性能及热处理后成形件微观组织和力学性能变化;最后总结了选区激光熔化成形铜及铜合金存在的问题及未来的研究方向。     

选区激光熔化成形316L不锈钢单层单道工艺研究

采用选区激光熔化技术通过改变激光功率和扫描速度,研究不同工艺参数下金属粉末熔化凝固后的熔池的几何尺寸和熔道表面形貌.研究表明:合适的激光功率和扫描速度有利于形成连续、稳定的熔道;熔池深度随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小;熔池宽度随激光功率的变化影响并不明显,随扫描速度的增大而减小;当激光功率较小时,熔道高...     

TiB2/AlSi10Mg激光选区熔化成形工艺研究

目的 针对TiB2/AlSi10Mg开展激光选区熔化成形研究,获得工艺参数影响规律并优化工艺参数.方法 采用正交试验法设计三因素四水平正交试验,进行TiB2/AlSi10Mg激光选区熔化成形,分别研究激光功率、扫描速度、扫描间距等3种工艺参数对TiB2/AlSi10Mg致密度和硬度的影响规律,分析激光能量密度对铝合金内...     

TC4薄壁件后盖激光选区熔化技术研究

该文针对航空发动机后盖的结构特点、使用工况以及现有工艺技术瓶颈问题,提出了激光选区熔化增材制造工艺方案,并进行了大量的试验、检测及验证工作,开展了Ti6Al4V合金激光选区熔化成形的工艺验证、组织性能测试及零件尺寸检测等。研究发现,激光选区熔化成形的后盖横、纵向力学性能差别不大,远高于铸件要求。贯彻带有复杂变截面导管结构,实现后盖的激光选区熔化成形,大幅度提升后盖制造精度和符合性,解决现有后盖工艺难度大、合格率低、变形较大等问题。     

激光选区熔化成形316L/IN718混合粉末工艺研究

为获得高致密度的316L/IN718混合金属粉末零件,基于激光选区熔化(SLM)技术,分别选取不同的激光扫描速度和扫描间距,通过单熔道实验、单层实验以及块体实验探究了316L/IN718混合金属粉末的成形工艺。实验结果表明：单熔道实验当0.54 J/mm≤激光线能量密度(L)≤0.76 J/mm时,熔道成形效果较好。当激光功率P=200 W、扫描速度v=280 mm/s、扫描间距=0.12 mm时,可获得致密度为99.99%的块体,拟合得到激光体能量密度-相对致密度关系,该工艺研究具有应用和推广价值,为实现成形梯度功能材料提供了重要的实验数据和技术支撑。     

激光选区熔化成形工艺对304L不锈钢冲击韧性的影响

目的 了解激光选区熔化(SLM)成形工艺参数对304L不锈钢冲击韧性的影响,从而得到304L不锈钢的最佳成形工艺参数。方法 对激光功率300~340 W,激光扫描速度800~1 500 mm.s^?1条件下的激光选区熔化成形304L不锈钢开展冲击试验,通过表面硬度、微观组织及断口形貌观察对冲击韧性的影响规律进行分析。结果 SLM成形304L不锈钢微观组织为跨越熔池生长形成的不规则柱状晶粒,成形工艺参数对试样表面硬度影响不显著;随着激光功率的增大和激光扫描速度的降低,304L不锈钢断面致密程度提高,孔洞类缺陷尺寸减少且数量减少,冲击韧性增大,冲击功最大值为141.9 J。结论 基于冲击试验结果,在激光体能量密度为100~140 J/mm³的条件下,304L冲击韧性稳定在138 J左右,为SLM成形304L材料的最佳成形参数区间。     

选区激光熔化成形FeCrNi中熵合金点阵结构及其力学性能

金属点阵结构材料由于其轻量化、高比强度、能量吸收和多孔性等优势,广泛应用于航空航天、汽车工业等领域。以高强韧FeCrNi中熵合金(medium entropy alloy,MEA)为研究对象,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备了具有BCC,BCCZ,FCC,FCCZ四种仿晶格结构的FeCrNi中熵合金点阵结构材料,对其显微组织、力学性能及变形行为进行了系统研究。结果表明,采用SLM技术制备的FeCrNi中熵合金点阵结构节点搭接质量高,熔池交错堆叠致密,晶粒均匀细小。在相对密度相近时,BCC,FCC,BCCZ,FCCZ点阵结构的比强度和比能量吸收值依次升高。具有FCCZ点阵结构的FeCrNi中熵合金材料的比能量吸收值达到49.8 J·g^-1,显著高于Ti6Al4V及316L不锈钢点阵材料。有限元模拟分析表明,Z型支柱的存在增加了点阵材料的表观强度和刚度,并导致变形行为由结点弯曲主导向拉轴向压缩主导转变,是FCCZ点阵结构强度提升的主要原因。     

激光选区熔化成形TC4合金腐蚀行为

采用激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting,SLM)制备TC4钛合金试样,观察其显微组织,并用电化学腐蚀实验测试不同成形面以及粗糙度对TC4钛合金耐蚀性能的影响,并与传统轧制态进行对比。结果表明:成形方式、成形面和粗糙度均影响TC4钛合金的耐蚀性能。激光选区熔化成形技术制备的TC4钛合金纵截面由原始柱状β晶粒和与生长方向成±45°针状α′马氏体组成,横截面上的晶粒呈棋盘状。传统轧制态由片状α+β相以及等轴α相组成。传统轧制态的耐腐蚀性要强于SLM成形的试样,且SLM成形的纵截面的耐腐蚀性要强于横截面。表面粗糙度小的试样耐腐蚀性要强于表面粗糙度大的试样。激光选区熔化成形态试样腐蚀表面都出现明显的腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

选区激光熔化成形金属零件表面粗糙度研究进展

选区激光熔化(SLM)作为一种新型金属增材制造技术,具有可批量化、高精度、近净成形的特点,尤其适用于制备高性能、复杂精细结构的金属零件,在航空航天和生物医疗等领域具有广泛的应用.然而,目前SLM成形零件的表面质量仍难以直接满足工业应用的需求,优化工艺参数与不同的后处理工艺成为控制成形件表面质量的主要途径.SLM成形件的后处理工艺主要包括机械加工、表面喷砂、激光抛光、化学抛光、电解抛光、超声波表面改性等.但是,具有特定用途的零件对其表面的耐磨性、缺口敏感性、流体摩擦阻力等提出了更高的要求.因此,选择金属零件的后处理工艺时,需要结合零件的应用背景来选择合适的处理工艺.本文基于SLM技术原理和特点,概述了影响SLM成形件表面粗糙度的主要因素,归纳了改善成形件表面粗糙度的主要后处理工艺,最后对控制SLM成形件表面粗糙度所面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望及总结.     

选区激光熔化精密成形轻质镁合金的研究进展

选区激光熔化成形作为一种新兴的增材制造工艺,可以实现轻质镁合金复杂构件的一体化精密成形。由于镁合金的化学性质活泼,镁合金的选区激光熔化成形相较于其他合金系更具挑战性,沉积构件的强度、塑性、韧性等力学性能指标整体偏低,抗腐蚀性能整体偏差,所以还需进一步提升其综合性能并拓展镁合金的应用领域。综述了近年来国内外关于镁合金选区激光熔化成形方面的研究,为镁合金的精密一体化成形提供相应的理论基础和指导策略。首先阐述了该新兴工艺的原理及特点,基于镁合金熔沸点低、饱和蒸气压高等特点,综合探讨了微裂纹、孔隙和杂质等缺陷的形核原理,提出了相应的缺陷控制策略。对沉积试样的微观组织进行了分析,并与传统工艺进行了比较,并基于此讨论了合金成分微调控和镁基复合材料这2种实现成分微调控的主要方案。最后结合热处理、热等静压等后处理方式调控微观组织,并对采用摩擦搅拌、激光冲击强化等强化工艺结合选区激光熔化的复合增材制造工艺在线闭合缺陷、调控微观组织等技术进行展望,希望可以进一步提升镁合金的综合性能,促进镁合金更广泛的工程应用。     

激光选区熔化成形装备的发展现状与趋势

激光选区熔化成形是最有前景的增材制造技术之一,近些年来激光选区熔化成形装备得到了迅猛发展。针对激光选区熔化成形尺寸偏小、成形精度偏低等问题,重点介绍了大尺寸、高精度激光选区熔化成形装备的发展现状,综述了使用长焦距f-θ场镜、振镜移动和多光束拼接成形等大尺寸成形方法以及采用短焦距f-θ场镜+低功率激光器和增减材复合制造等高精度成形方法,对各方法的原理和特点进行了阐述。最后,从装备研发、成形质量控制、软件开发、标准体系建立等方面对激光选区熔化成形技术的发展进行了展望。     

镁合金激光选区熔化研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车制造、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。激光选区熔化成形镁合金具有高效的制备性能、良好的成分均匀性、优异的力学性能和耐腐蚀性能,因此激光选区熔化成为一种重要的镁合金制备和改性方法。对近几年激光选区熔化镁合金的研究进展进行了综述,从激光工艺参数(激光类型、体能量密度、激光功率、扫描速度、扫描模式、层厚、扫描间距、气氛控制与进粉速度)和粉体状态(粉末形状、粒径分布、粉末对激光束能量吸收率、粉末化学成分)2个方面讨论了该工艺的关键技术;按照纯镁、非稀土镁合金体系、稀土镁合金体系的分类,对激光选区熔化成形镁及镁合金的致密度与微观结构、力学性能与耐腐蚀性能进行了总结;分析了工艺参数与合金成分两方面对该工艺成形镁合金缺陷的影响。为减少激光选区熔化成形镁合金缺陷、均匀化晶粒、溶解硬脆二次相或析出强化相进而改善合金的结构与性能,许多研究对激光选区熔化成形镁合金进行了热等静压、固溶热处理和时效热处理,总结了上述处理方式对AZ体系、WE体系与Mg-Gd体系镁合金的改善效果。最后展望了激光选区熔化成形镁及镁合金在各领域的应用前景与未来可以进行研究的方向。     

选区激光熔化用高强合金钢粉末制备及其成形性研究

目的 研究真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备球形24CrNiMoY高强钢粉末并验证其激光3D打印性能。方法 阐明不同雾化气压对粉末形貌、流动性等粉体特征的影响,分析选区激光熔化技术快速成形合金钢样品的微观组织和力学性能。结果 在9.0 MPa雾化气压下制备的粉末球形度最佳,粉末松装密度达到4.89 g/cm³,流动性能为21.4 s/(50 g),粉末含氧量0.023%,空心球率＜3%,粉末的微观组织主要是马氏体。经过激光工艺参数调控,SLM成形合金钢试样的激光熔池内存在两个明显不同的微区:激光熔化区(LMZ)和热影响区(HAZ)。LMZ主要是马氏体组织,HAZ主要为下贝氏体组织。合金钢试样的平均显微硬度为(402±5.7)HV0.2,其抗拉强度达到(1 246±12) MPa,断后伸长率为(11.6±0.5)%。结论 VIGA方法制备的 24CrNiMoY高强钢粉末满足SLM技术使用要求,具有良好的激光3D打印成形性。     

基于数值模拟的选区激光熔化成形残余应力演化研究

目的 以选区激光熔化成形（SLM）试件的残余应力为研究对象,研究残余应力对成形质量的影响,为SLM成形的产业化应用提供理论依据。方法 以316L不锈钢粉末为原材料,利用Altair Inspire软件的Print3D模块分析SLM成形中支撑、成形角对残余应力的影响及残余应力的演化规律,并进行实验验证。结果 SLM成形最大残余应力出现在零件与基板结合面,添加支撑可减小残余应力。零件不同位置残余应力的演化规律不同。顶部残余应力呈先增大后减小的趋势,底部两侧残余应力呈缓慢上升的趋势;底部中间残余应力的演化规律较为复杂：起先残余应力随温度的降低而增大,当温度降到最低点时达最大值;随后在热累积作用下,残余应力先减小后增大,当达到去应力退火温度时,残余应力又减小并在一定范围内波动。残余应力随着成形角的增大呈先增大后减小再增大的趋势,当成形角为60°时,残余应力较小。结论 在SLM成形时,在零件底部添加支撑可将最大残余应力位置转移到支撑上,从而减小成形件内部的残余应力,提高成形质量。成形零件不同位置残余应力的演化规律不同,成形角对残余应力的影响也不同,成形时应根据零件工况制定合适的打印策略。     

激光选区熔化成形18Ni300工艺参数优化及组织性能分析

目的 研究工艺参数对18Ni300马氏体时效钢激光选区熔化成形质量的影响。方法 采用正交试验方法研究激光功率和扫描速度对18Ni300相对致密度、硬度的影响,得到铺层层厚0.03 mm、扫描间距0.1 mm时为18Ni300最佳工艺参数,并对最佳工艺参数成形的试样进行组织及力学性能表征。结果 激光功率为230 W、扫描速度为1100 mm/s时,试样硬度为44.7HRC,相对致密度为99.98%,相对最优;材料鱼鳞状组织均匀致密,气孔较少,部分柱状晶沿熔池边界呈外延生长,熔池边界细小晶粒取向基本随机,熔池内部分粗大柱状晶有一定的择优性。结论 最优参数情况下SLM成形的18Ni300主要由体积分数为99.8%的马氏体和0.2%的残余奥氏体组成;试样的力学性能有明显的各向异性,拉伸断口有明显的颈缩,断裂形式为韧性断裂,纤维区可以看到明显的等轴大韧窝、孔洞,并伴有明显的撕裂特征。     

金属选区激光熔化的研究现状

金属3D打印是目前增材制造技术中最具发展潜力和最前沿的技术。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印的重要分支,在传统方法无法制造的复杂异型结构件及工件制造的快速响应上具有极大优势,可解决传统方法加工过程中存在的长周期、高成本、难加工等技术难题,加工出传统制造方式无法加工的复杂金属零件。主要分析总结了目前选区激光熔化所涉及的基本原理、成型设备、材料特性、工艺参数和制造过程中常见的孔隙、球化、应力应变等问题,最后对金属3D打印的发展前景进行了展望。     

碳纳米管对激光选区熔化成形Al基复合材料的影响

基于激光选区熔化（SLM）方式,通过改变扫描速度,制备不同碳纳米管（CNTs,质量分数分别为0、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%、2.0wt%）含量的CNTs/Al复合材料试件,探究不同CNTs含量与激光扫描速度对试件性能的影响。结果表明,CNTs含量小于1.0wt%时,分散效果较好,大部分CNTs以单根状态黏附于Al粉表面;含量大于1.0wt%时,CNTs团聚尺寸增大、数量增多。相同SLM成形工艺下,低CNTs含量的CNTs/Al复合材料试件内部孔隙较少,致密度较高;高CNTs含量的CNTs/Al复合材料试件内部孔隙逐渐增多,致密度降低。激光扫描速度为1 300 mm/s工艺下,随着CNTs质量分数的增加,CNTs/Al复合材料试件硬度呈先上升后下降趋势,在CNTs含量为1.0wt%显微硬度达到最高。CNTs/Al复合材料试件平均晶粒尺寸相对于铝合金试件更加细化,在CNTs含量大于1.0wt%时,尽管晶粒依然细化,但试件致密度降低造成显微硬度下降明显。     

选区激光熔化成形铝合金的主要缺陷及调控方法

高性能铝合金因轻质、 高强、 耐腐蚀等特点,在航空航天、 车辆工程和海洋工程等领域应用前景广阔.然而,随着铝合金零部件形状和结构越来越复杂,传统成形方式难以满足需求.选区激光熔化(SLM)技术具有一体化成形复杂形状和精密零件的能力,因此在铝合金成形方面具有极大的发展潜力.但是,铝合金具有宽的结晶温度区间、 高的激光反射...     

激光选区熔化TC4钛合金高氯酸电解抛光工艺研究

以高氯酸溶液为电解液,对激光选区熔化TC4钛合金试样进行电解抛光工艺试验,研究了电流密度、时间、温度、阴极材料等相关参数对试样的粗糙度、失重率、减薄率的影响,同时,对抛光处理后试样的表面形貌进行了分析。研究结果表明,按高氯酸10m L、冰乙酸100m L、水12m L配比的混合电解液,在电流密度为(0.27~0.37)A·cm^-2,温度(30~35)℃,时间(15~20)min的条件下进行电解抛光所得的效果较好。试样表面粗糙度Ra由13.66μm降至1.52μm,厚度减薄率在(6~7)%左右,试样表面平整光亮,均一性较好。