能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律,并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法,统计了试样内部缺陷的类型和尺寸,分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因,得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明,合适的激光能量输入是获得高致密度的关键,当激光能量密度处于47.62～50.00 J/mm3区间时,试样致密度最高,此时试样中夹杂缺陷消失,孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样,其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上,优于铸造AlSi10Mg合金。     

激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金粉末特性研究

增材制造技术是一种新型的成形技术,其优点在于无需机械加工或任何模具就可快速地将零件从数字模型制造成实体零件,从而缩短产品的研制周期,提高生产效率。激光选区熔化成形专用金属粉末作为增材制造技术最重要的原材料,有着自身独特的规律,粉末特性影响SLM工艺参数的制定。对SLM专用AlSi10Mg粉末特性进行研究(包括粉末化学成分、比表面积和粉末粒度分布等)的结果表明,SLM使用的金属粉末要求粒度小、粒度分布窄、球形度高、氧含量低和流动性好等。     

TiB_2/AlSi7Mg0.6复合材料的热处理强化

采用KBF4和K2TiF6混合盐反应工艺原位合成制备了TiB2颗粒增强AlSi7Mg0.6合金(TiB2/AlSi7Mg0.6)复合材料,并进行了固溶和时效处理;用光学显微镜、透射电镜和硬度仪对复合材料的显微组织及热处理强化后的性能进行了研究。结果表明:TiB2颗粒显著细化了复合材料的显微组织;固溶处理后复合材料达到硬度峰值的时效时间较基体合金缩短,峰值硬度提高幅度小于基体合金的;复合材料中铝基体晶粒细小、晶界面积大,导致时效强化相在晶内的析出量不足,是复合材料时效硬度提高幅度下降的主要原因。     

微量锆元素对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织及性能的影响

采用激光选区熔化技术制备添加不同质量分数(0～0.5％)锆元素的AlSi10Mg合金,并进行了固溶时效处理,研究了锆元素对合金组织及性能的影响.结果表明:热处理前合金均主要由α-Al相和共晶硅相组成,添加锆后合金中生成ZrAlSi相,随着锆添加量的增加,α-Al相和共晶硅相先细化后粗化,在锆质量分数为0.3％时细化效果...     

GO/AlSi10Mg激光熔化沉积组织性能研究

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别打印AlSi10Mg成形件和GO/AlSi10Mg成形件,对比分析两种LMD成形件的微观组织和力学性能,探究GO调控AlSi10Mg合金成形件强韧性的机理。结果表明,添加0.1%GO的LMD成形复合材料抗拉强度提升了10.3%,延伸率提高了170%,硬度提高了5.8%,拉伸断口从脆性断裂特征转变成韧性断裂特征。GO在高能激光的作用下发生还原反应生成石墨烯,石墨烯对复合材料起到了晶粒细化的效果。拉伸试验过程中位错在石墨烯附近聚集并缠结,石墨烯在铝基体中的钉扎作用阻碍了位错的移动、促进了位错增殖,而且石墨烯与Al基体有较强界面结合,起到载荷转移和桥接作用。由于晶粒细化、位错强化、载荷转移强化以及桥接作用,提出的GO/AlSi10Mg激光熔化沉积技术提高了铝合金成形件的强韧性,为铝合金激光熔化沉积技术的应用和发展提供了...     

选区激光熔化AlSi10Mg粉末性能研究

选区激光熔化技术具有独特的成型方式和工艺特点,其对成型粉末的性能也有着特殊的要求.以铝硅合金、精铝锭和精镁锭为原材料,通过气雾化制备AlSi10M g金属粉末.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光粒度仪、表面吸附仪等设备对AlSi10Mg金属粉末的性能进行测试.测试结果表明:AlSi10M g金属粉末的松装密度为1....     

50%SiC/Cu复合材料电火花加工研究

采用粉末冶金工艺制备了50%SiC/Cu复合材料.研究了电参数对线切割加工SiC颗粒增强Cu基复合材料的加工速度和表面质量的影响规律.用扫描电子显微镜分析了复合材料加工表面的形貌特征.结果表明,选用较大的峰值电流和较短的脉冲宽度,可对50%SiCp/Al复合材料进行较理想的线切割加工     

热处理对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金中共晶硅形貌与分布的影响

通过激光选区熔化(SLM)技术制备AlSi10Mg合金,分析了沉积态合金的显微组织,研究了3种热处理工艺(T6、T2、T6+T2)对共晶硅形貌和分布的影响。结果表明:沉积态合金表面熔池由中心向边界依次为细晶区、粗晶区和重熔区,合金中共晶硅呈短纤维状,尺寸为纳米级;热处理前后,AlSi10Mg合金均由铝、硅以及Mg_2Si相组成;热处理后共晶硅分布更加均匀,组织均匀性提高;沉积态合金依次经T6,T2工艺处理后,其共晶硅的硅元素含量增加,共晶硅纯度提高。     

固溶温度对SLM成形车用Ti基合金组织和力学性能的影响

选择激光选区熔融（SLM）处理方法制得Ti-48Al-2Cr-2Nb高强度合金材料,设置了不同热处理工艺条件,并对比了各条件下的合金组织结构与力学特性差异。研究结果表明：成形态组织存在体心立方β相,形成了粗糙的表面形貌,可观察到许多明显凹坑与凸起结构。未经固溶处理的组织主要包含α相和β相;逐渐提高固溶温度后,形成了更大的晶粒,固溶温度950℃时获得了接近90μm的晶粒尺寸,得到α相与β基体组织,在晶界区域形成了更加破碎的γ相。成形态试样经力学性能形成明显韧性变形特点。热处理后形成了具有明显脆性变形特点,使材料达到更高力学强度。提高时效温度后,强度也随之上升。该研究为推广车轻量化用Ti-48Al-2Cr-2Nb材料提供了较大的理论支持。     

激光选区熔化3D打印AlSi10Mg合金的铺粉厚度

基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10-5 g/(s·mm2),孔隙率在0.05%以下,抗拉强度高于440 MPa,成形的测试试样尺寸误差均在±0.1 mm以内。试样上表面的表面粗糙度Ra在4 μm以下,侧表面的表面粗糙度Ra在5 μm以下。铺粉厚度30 μm的试样表面质量最优。     

SLM激光快速成型金属零件的组织及力学性能分析

为了对SLM快速成型不锈钢零件的组织及力学性能进行分析与研究,用SLM制备了拉伸试样进行拉伸试验,对其断口进行电镜扫描,分析其断裂特点;利用SLM设备制备了金属立体,进行显微硬度的测试、金相组织分析。实验结果表明:SLM快速成型金属件具有良好的拉伸性能、拉伸试样为韧性断裂;零件内部具有良好的致密性、晶粒细小,显微硬度高于一般奥氏体不锈钢;内部组织结构均匀,具有定向凝固特征;成型件物相主要以奥氏体存在。SLM成型金属件具有良好的组织特性及力学性能,能够满足实际使用的要求。     

CuSn10铜合金/4340钢异质材料零件SLM成型组织分析

对采用自主研发SLM增材制造系统成型的CuSn10/4340钢异质材料零件组织展开了分析,发现异质材料成分能在SLM成型过程按需布置,并且各材料区域组织达到了冶金结合状态;因对激光的吸收率低,铜合金区域难获得完全致密组织;垂直方向异质材料界面较易获得到无裂纹组织,而因激光逐线快速扫描时热量不断在同层邻近熔道累积,水平方向的异质材料界面易产生微观裂纹。后续研究中,梯度过渡设计应重点针对此类界面展开分析。     

纳米Al2O3/PS复合材料选区激光烧结成形域及力学性能

在前期研究确认激光功率P和扫描速度v对成形粉末NH1的选区激光烧结(Selective laser sintering,SLS)成形性具有显著性影响的基础上,重点研究P和v对NH1粉末的SLS成形性的影响,研究发现当P较小、v较快时,SLS烧结件结构不致密,强度较低;当P较高、v较慢时,SLS试件容易着火和翘曲变形;只有合理匹配P和v(即处在成形区内),才能直接制备出变形较小、密度较高的烧结件.同时对相同工艺条件下的Al2O3/PS纳米复合材料与纯聚苯乙烯SLS试件的缺口冲击吸收功进行比较,结果表明纳米复合材料的缺口冲击吸收功提高20%～50%,其最大值达到10.5 kJ/m2.利用场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)对NH1和纯PS(Polystyrene)粉SLS试件的断面进行微观结构分析,结果表明核壳式纳米Al2O3/PS复合粒子改善纳米氧化铝表面与聚苯乙烯极性的差异,纳米Al2O3在基体中分散性良好,且很好地起着增强增韧的效果.     

SiCp/Cu复合材料的显微组织和力学性能

采用非均相沉淀包裹法制得铜包SiC复合粉体,利用热压烧结工艺制备了含有体积分数为20%～65%SiC颗粒的SiCp/Cu复合材料.用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等测试方法对试样进行了成分和微观形貌分析.结果表明:包裹法制得的SiCp/Cu复合材料中基体铜形成连续的结构,SiC分散较均匀;随着SiC含量的增加,试样孔隙率提高,抗弯强度下降;而硬度则先增后降,并在SiC体积分数为35%时出现最大值;所有试样均表现为脆性断裂.     

退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中,且弥散二次Si粒子也逐渐溶解消失。激光选区熔化成形AlSi10Mg合金经退火后,其延伸率大幅提高,拉伸断口表现出韧性断裂特征。在270～280℃下退火2h,延伸率分别达到15.7%(X/Y向)和12.7%(Z向)以上,且强度保持在一个较高的水平(300MPa),实现了强度/塑性的良好匹配。通过拉伸试样断口分析,认为导致裂纹源萌生的主要原因是未熔粉体、气孔及氧化物等缺陷。     

SPVC/ABS复合材料的力学性能分析

采用冲击试验机和材料试验机等设备研究了ABS含量对软聚氯乙烯（SPVC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）复合材料力学性能的影响。结果表明,随着体系中ABS含量的增加,其断裂伸长率单调上升,拉伸强度、弹性模量单调下降;当ABS含量为70份时,缺口冲击强度出现极大值。     

14%SiC/7AO4铝基复合材料的加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对搅拌铸造法制备的14%SiC/7AO4铝基复合材料进行了高温压缩试验,对其在0.001～1s-1和300～450℃条件下的流变应力进行了研究,并根据动态材料模型建立了加工图.结果表明:在试验条件范围内,该材料热压缩变形时存在较明显的稳态流变特征,流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低;在应变速率为1s-1时,绝热升温明显,温度随应变量的增加而升高;该复合材料的最佳加工温度在400～450℃,应变速率在0.001～0.01 s-1之间,而在低温高应变速率和高温中应变速率区域出现失稳.     

铸造AlSi7MgLa铝合金的金相组织和力学性能研究

在铸造铝合金中,添加稀土元素镧可以起到明显的效果。通过Al-9.38%La稀土铝中间合金向铝合金熔体加入稀土元素镧,制得了铸造AlSi7MgLa铝合金。用金相显微镜和电子万能材料试验机研究了铸造AlSi7MgLa铝合金的金相组织和力学性能,结果表明,稀土元素镧能改变共晶硅的形貌,当稀土元素镧的加入量为0.31%时,共晶硅形成细小的颗粒状,合金的强度较高,为116 MPa。当稀土元素镧加入量为0.87%时,有比共晶硅粗大的稀土元素镧相析出,降低了合金的力学性能,合金的强度进一步下降到52 MPa。     

焊接能量对Mg/Al超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

在Mg/Al超声波焊接(USW)领域,现有研究侧重于接头的组织性能,但对焊接过程中的界面应力分布和成形机制报道较少。运用USW技术制备了Mg/Al异种金属搭接接头,通过FEA、OM、SEM、EDS、XRD及剪切试验等测试手段,研究不同焊接能量对接头的界面应力分布、界面峰值温度、界面连接状态、微观组织特点以及力学性能的影响规律。研究发现:焊接过程中Mg/Al界面应力分布较均匀,连接界面较平直,未出现明显的漩涡状塑性流动和机械咬合。随着焊接能量的增加,界面应力水平提高,峰值温度升高,界面冶金结合区域逐渐增大。以有限元仿真模拟为基础,系统地分析阐述界面成形机制,指导选择合适的热输入量,以期为Mg/Al超声波焊接在实际生产应用中提供必要的技术和数据支撑。当焊接能量为500 J时,界面处生成Al_(12)Mg_(17)金属间化合物(IMC),而且随着焊接能量的增加,IMC层增厚,导致接头剪切性能随着焊接能量的增加呈现出先增加后减小的趋势,厚度适中的IMC层对提高接头力学强度具有重要意义。