2024铝合金粉末选区激光熔化成形工艺研究

采用自主研发的金属增材制造设备对2024铝合金粉末进行了选区激光熔化成形,研究了不同工艺参数下该合金的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,激光功率为260 W,扫描速度900 mm/s,扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,结构致密,抗拉强度为372 MPa,伸长率为6.1%,具有较高的室温力学性能。     

钽的激光选区熔化成形工艺研究

通过一系列实验探究难熔金属钽的激光选区熔化(Selective?Laser?Melting,SLM)成形工艺,分别选取不同激光功率、扫描速度和扫描间距,进行了单道实验、单层实验以及块体实验.结果表明,SLM成形钽最优工艺参数为激光功率300?W,扫描速度50?mm/s.针对SLM过程中钽层出现不同程度的开裂现象,从热传...     

TA15钛合金选区激光熔化成形工艺研究

采用选区激光熔化技术增材制造了TA15钛合金。结果表明,随着激光功率、激光扫描速率、扫描道间距的增加,TA15试样的致密度均呈显先增大后减小的趋势;作用于粉床的激光能量密度是一个较好的工艺参数判据,低能量密度下,由于粉末不能完全熔化通常会出现不规则熔合不良型孔洞;高能量密度下因气体析出和裹陷而出现圆形气孔;在60～127 J/mm³的中等能量密度下可得到致密度不低于99.15%的TA15试样。     

316不锈钢选区激光熔化成形工艺优化

针对316不锈钢材料,以精度、表面质量和致密度为优化目标,在选区激光熔化3D打印设备上进行了工艺单因素和多因素寻优试验。分析了实验数据,得出了合理的成形工艺方案。运用该方案,基于复杂三维实体造型,加工出了316不锈钢成形件。经检测,复杂成形件的精度、质量和致密度被优化。     

CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能研究

利用真空气雾化技术制备激光选区熔化成形用CoCrMoW合金粉末,检测分析了粉末的特性,引入椭圆延伸度、ISO圆度、赘生物指数来定量表征粉末的粒形和卫星粉,并研究了该粉末的SLM成形性能和电化学性能。结果表明：粉末的D10、D50、D90分别为：12.50μm、28.71μm、58.05μm;大部分粉末在形状上为球形和近球形,粉末平均椭圆延伸度为0.212,平均ISO圆度为0.607,表面没有粘连微粒的粉末占总体积的74.89%;粉末的松装密度为4.82g/cm3,振实密度为5.71g/cm3,压缩度为15.6%。粉末适用于激光选区熔化成形,成形试样致密度达到98.7%,表面粗糙度为8.3μm;显微硬度为396HV,抗拉强度为1154MPa,屈服强度为852 MPa,延伸率为8.5%,且耐腐蚀性能优于铸造CoCr合金。     

粉末预热对电子束选区熔化成形工艺的影响

研究了电子束选区熔化成形技术中粉末预热工艺对Ti-6Al-4V合金粉末在高能高速电子束作用下抗溃散性能的影响,并对该粉末进行了三维零件成形试验以验证粉末预热在实际成形中的作用。粉末抗溃散试验结果表明,对粉末进行预热可以明显提高粉末在一定电子束束流下的抗溃散临界扫描速度,增强其抗溃散性能;钛合金粉末的三维成形试验结果表明,粉末预热能够有效地改善成形层表面的“边缘缺陷”和“结球缺陷”,提高表面质量,降低层厚;成形件显微组织观察结果表明,预热对层间结合情况有明显改善。     

激光选区熔化成形Cu-Al-Mn-La形状记忆合金

采用激光选区熔化技术成形Cu-Al-Mn-La合金,成形过程中合金粉末逐层叠加并经历快速熔化凝固的过程,使得合金的组织与铸造中不同,性能得到了改善。通过对微观组织分析,试样在熔敷道中心至边界依次分布着细晶区、过渡区和等轴晶区,同时存在马氏体结构;物相分析可知试样中含有β1母相和马氏体相,纳米压痕分析显示试样的纳米硬度为(4.33±0.17)GPa,杨氏模量为(122±8)GPa。     

选区激光熔化成形控制系统设计

为有效推进选区激光熔化成形技术的推广与应用,在功能需求分析基础上,结合.NET C#和FreeCAD平台,提出一种选区激光熔化成形控制系统软件设计。该系统以开源几何模型软件Free CAD+Visual Studio.NET(C#)2010为平台,设计了标准的CAD几何对象管理数据结构,具有CAD/CAM三维零件实体模型数据处理模块和良好的人机交互功能模块。股骨假体零件的加工试验结果表明,所提出的选区激光熔化成形控制系统运行良好,具有较好的成形工艺精度。     

ZL114A铝合金激光选区熔化成形工艺

以ZL114A铝合金粉末为研究对象,主要研究激光选区熔化(SLM)成形主要工艺参数如激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度等对ZL114A成形试样致密度的影响。结果表明,SLM成形ZL114A合金试样的致密度随着激光功率的增大而增大;而随着扫描速度的增大,试样的致密度则呈现先增大后减小的趋势;当激光功率为450 W,扫描速度为2 000 mm/s,扫描间距为0.09 mm,铺粉厚度为0.05 mm时,试样致密度最大可达到99.92%,其SLM沉积态合金的常温平均抗拉强度为402.7 MPa,伸长率为6.0%。进一步引入能量密度模型,综合表征能量输入与试样致密度之间的作用关系,当能量密度在35～100 J/mm~3范围内,其致密度均可达99%以上。     

Al-Mg-Li合金选区激光熔化成形及热处理工艺

设计并制备了多种不同成分的铝锂合金粉末,对其进行了选区激光熔化(SLM)成形,选取高致密、无裂纹的自研铝镁锂合金成形零件进行了热处理工艺研究。结果表明,第三代Al-Li-Cu系铝锂合金在选区激光熔化成形快速凝固过程中极易产生微裂纹,第二代Al-Li-Mg系合金较为适合选区激光熔化成形,能够得到高致密、无裂纹的成形样件;选区激光熔化成形铝镁锂合金在200℃进行时效热处理,强化相主要为δ′相,时效48 h达到峰时效状态,继续延长时效时间,其力学性能有所下降。     

CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能

利用真空气雾化技术制备激光选区熔化成形用CoCrMoW合金粉末,检测分析了粉末的特性,引入椭圆延伸度、ISO圆度、赘生物指数来定量表征粉末的粒形和卫星粉,并研究了该粉末的SLM成形性能和电化学性能。结果表明:粉末的D10、D50、D90粒度分别为:12.50、28.71、58.05μm;大部分粉末在形状上为球形和近球形,粉末平均椭圆延伸度为0.212,平均ISO圆度为0.607,表面没有粘连微粒的粉末占总体积的74.89%;粉末的松装密度为4.82 g/cm~3,振实密度为5.71 g/cm~3,压缩度为15.6%。粉末适用于激光选区熔化成形,成形试样致密度达到98.7%,表面粗糙度为8.3μm;显微硬度(HV)为3960 MPa,抗拉强度为1154 MPa,屈服强度为852 MPa,延伸率为8.5%,且耐腐蚀性能优于铸造CoCr合金。     

18Ni300模具钢逆铺粉方向不同倾斜角激光选区熔化成形工艺研究

为研究逆铺粉方向不同倾斜角度对金属零件激光选区熔化成形质量及力学性能的影响,分别制备出逆铺粉方向下不同倾斜角的18Ni300模具钢金属试样,并对其相对密度、表面粗糙度和硬度进行研究。结果表明:随着倾斜角的增大,在5°和10°时会出现塌陷和挂渣现象,试样的相对密度先减小后增大,表面粗糙度值先增大后减小,硬度先减小后增大,在0°时能够得到表面质量最优、相对密度与硬度最大的试件。     

脉冲激光选区熔化成形薄壁件研究

为提高选区激光熔化(SLM)直接成形薄壁件的能力,讨论了脉冲时间,激光功率,扫描速度等成形工艺参数对单熔道的影响。采用自主研发的选区激光熔化成型设备和优化的脉冲激光,制备了不同角度的倾斜薄壁件。探论了成形角度范围在0～90°的弧形薄壁件。结果表明,减小脉冲作用时间,有利于提高薄壁工件的精度和减少热积累对薄壁件的影响。脉冲激光在成形网格薄壁件时,可以明显改善"鼓包"问题。     

选区激光熔化成形316L表面质量及工艺试验研究

目的提高选区激光熔化成形316L不锈钢的成形表面质量,达到高质高效成形效果。方法采用380W功率的激光进行SLM成形,对比160μm大层厚和1000 mm/s以上高速率两种工艺组合,对表面及截面缺陷形成机理进行试验研究,检测其表面形貌、致密度、微观组织、力学性能等,探索316L高质高效打印成形的工艺方法。结果选区激光熔化成形316L不锈钢主要有球化、搭接、熔池间未熔合的表面缺陷,截面具有气孔、球化、熔池间未熔合的缺陷。曝光时间对于大层厚成形截面质量影响最大,增加曝光时间会提高成形致密度;而较小的曝光时间和点距以及线间距更有利于高速率成形。在1000 mm/s高速率试验条件下,即曝光时间、点距、线间距分别为30μs、30μm、90μm时,试件致密度达到99.99%。结论高速率成形的截面质量通过工艺优化组合可达到高致密度,且通过表面重熔工艺改善表面效果明显,整体性能最优。大层厚参数打印成形虽可达到高致密度,但在表面质量方面与高速率成形参数存在较大差距。综合比较,高速率成形在保证较好表面质量的前提下可以达到高致密度。     

不锈钢粉末的选择性激光熔化快速成形工艺研究

为了揭示选择性激光熔化快速成形过程中工艺对成形金属零件的影响规律,以不锈钢粉末为对象展开研究。首先,进行了单道扫描实验,结果表明水雾化制备的不锈钢粉末的单道扫描线不连续,球化现象严重,分析了其原因;然后,采用不同的成形工艺,成形出了金属块体,结果表明成形件的致密度与激光能量密度满足指数关系ρ=ρm-Aexp(-Ψ/K);最后,对选择性激光熔化成形件内部的显微组织进行了扫描电镜与光学显微分析,结果表明该组织极细小且不均匀,具有柱状和蜂窝状结构,熔化界面处的温度梯度最大,其组织变化最为剧烈。     

选区激光熔化成形AlSiMg3合金

基于选区激光熔化（SLM）技术熔体快速冷却的特点,通过提高Al-Si-Mg合金中Mg的含量,设计获得SLM技术专用AlSiMg3合金。系统研究了不同工艺参数和时效处理条件对SLM成形AlSiMg3合金组织和硬度的影响。结果表明,SLM成形样品均由α-Al、Si和Mg2Si相构成。高激光能量密度有利于增加粉末样品的成形性,当激光功率为160 W,扫描速度为200 mm/s时,样品具有最低孔隙率0.07%。随着激光扫描速度的增加,样品中富Si组织的比例逐渐升高,Mg元素在α-Al中固溶量逐渐增大,使得SLM成形样品的硬度逐渐升高,最大值为194±3 HV。样品经150 ℃时效处理后,由于α-Al内部纳米颗粒的析出,导致样品硬度增大,最大值为210±2 HV,远高于现有报道的SLM成形Al-Si和Al-Si-Mg铝合金。本研究报道了成形性和力学性能优异的SLM专用Al-Si-Mg合金。     

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。     

镍铁金属粉末选区激光熔化工艺研究

采用镍铁金属粉末进行选区激光熔化试验,研究工艺参数对镍铁粉末成形性的影响。通过单层单道、单层多道扫描试验,分析了激光电流、脉冲宽度、扫描速度、激光频率、铺粉厚度、扫描间距等工艺参数对单层单道、单层多道扫描质量的影响。以此为基础,研究了不同工艺参数对多层多道扫描质量的影响,并对不同工艺参数下的试样形貌加以观察和分析,最终确定镍铁金属粉末选区激光熔化成形的优化工艺参数匹配。     

选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。