增材制造难熔金属材料及其应用研究进展

传统难熔金属材料制备和加工周期长,效率低,损耗大,而且随着现代工业对零件的尺寸精度和复杂程度要求越来越高,采用传统加工方式制备钽、钼、钨等难熔金属结构件更加困难。快速发展的增材制造技术可以有效解决这些问题。本文介绍了适用于难熔金属材料制备的增材制造技术及其分类,并对采用增材制造方法制备的难熔金属材料及其应用和发展前景进行了概述。     

难熔高熵合金激光增材制造：研究进展与展望

难熔高熵合金（RHEAs）是一类以Nb, Mo, W, Ta等难熔元素为主元的高熵合金（HEAs），具有简单的相结构和优异的高温综合力学性能，在航空航天、核能和石油等领域具有广阔的应用前景。由于RHEAs室温脆性难加工的特点，传统的工艺方法在制备RHEAs时存在制造过程复杂、周期长、材料利用率低、成本高等诸多问题，极大地限制了RHEAs的发展和应用。激光增材制造（LAM）技术因其能实现复杂零件的直接自由成形，而逐渐成为制备RHEAs的一条重要途径，为RHEAs的研发和应用带来了新的契机。对近年来激光增材制造RHEAs的研究现状进行了综述，介绍了激光增材制造RHEAs的成形特性，分析了RHEAs打印件的相组成和显微组织特征，总结了打印件的显微硬度、压缩强度以及耐磨、耐腐蚀和抗高温氧化性能。最后归纳出目前激光增材制造RHEAs的现存问题，并对其未来的发展趋势进行了展望。     

金属材料增材制造技术的应用研究进展

金属材料增材制造技术作为3D打印应用的重要方向之一,已经有30多年的发展历程,相比传统加工制造方式具有周期短、效率高、节约材料以及特别适合成形复杂零件等优点。首先介绍了金属材料增材制造技术的基本原理和发展历程,列举了世界各国在3D打印技术领域推出的发展规划和技术规范,简述了金属材料增材制造在国内外应用研究现状及其取得的成果,最后指出金属材料增材制造技术需要在金属粉末、零件表面质量、成形尺寸、国际标准等方面进行重点研究。     

激光增材制造镍基高温合金研究进展

激光增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,按照其材料送进方式可分为铺粉式选择性激光熔化技术与送粉式激光熔化沉积技术。激光增材制造高温合金部件因其晶粒细小、组织均匀、力学性能优异,在航空航天领域已经得到了应用。从技术原理、微观组织、力学性能、致密度几个方面,综合论述激光增材制造在镍基高温合金的研究现状,指出了激光增材制造技术在轻量化设计、结构功能一体化器件方面的应用和发展趋势。     

增减材混合制造的研究进展

增材制造可以制造通过传统方法难以制造的复杂部件,因此在航空工业等领域中得到了大规模的应用。然而,增材制造成形部件的尺寸和几何精度以及表面质量低于传统方法成形的部件,阻碍了增材制造的进一步应用。增减材混合制造将增材制造与传统的加工手段结合,对增材制造成形的部件进行高精度数控加工,以改善部件表面光洁度以及零件的几何和尺寸精度。本文阐述了增减材混合制造的技术原理和研究进展,并指出了未来的发展方向。      

基于增材制造的硬质合金粉末研究现状

硬质合金是由难熔金属碳化物（WC,TiC,NbC等）和金属粘结相（如Fe,Ni和Co）组成,通过粉末混合、压制然后烧结而成。然而传统的粉末冶金成形方法模具成本高,难以形成复杂零件。相比之下,增材制造（3D打印）采用数字化叠层加工技术,能够实现快速精准的成形。研究与开发适于增材制造的硬质合金粉末是其中的关键一步,目前,增材制造的硬质合金粉末制备方法主要分为以下4类:机械合金化法、球形WC粉末表面包覆技术、喷雾干燥技术、等离子体球化技术,这4种方法在制备原理、成本和成形方法的灵活性上均有所不同。因此,综述了适用于增材制造成形的硬质合金粉末的4种制备方法,并对制备粉末的特性以及成形性能进行了对比,总结了粉末制备原理、各自的优缺点以及适用的增材制造成形工艺,希望可以推动增材制造成形硬质合金的研究发展。     

热处理在冷喷涂增材制造中的应用

作为一种固态沉积技术, 冷喷涂增材制造(CS-AM) 存在的主要问题是喷涂制备材料的塑性较差, 而后续热处理可以有效改善这一问题, 相关研究涉及冷喷涂 Cu、 Zn、Al、 铝合金、 Ti、 Ti6Al4V、 低碳不锈钢等金属涂层（材料）。本文概述了热处理对冷喷涂增材制造上述金属涂层（ 材料） 电阻率、 耐腐蚀性能以及力学性能的影响,为热处理在冷喷涂增材制造中的应用提供参考。     

球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

钛合金具有高强轻质耐高温的特点,因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工艺难度大、成本高,限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术,可以通过逐层加工的方式制造出具有较高三维精度的金属部件,从而实现钛合金的近净形加工。因此,首先介绍了球形钛合金粉末制备技术,其中包括等离子旋转电极雾化法（PREP)、电极感应气体雾化法（EIGA）、等离子体雾化（PA）和等离子球化技术（PS）等,对比4种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点,以及在航空增材制造的应用,包括激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBSM）和激光熔化沉积（LMD）等,总结了不同钛合金粉末制备技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势,并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制备,增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。     

激光增材制造技术在金属加工中的应用研究

增材制造（3D打印）是一种将复杂的三维结构模型,通过原材料逐层叠加的方式,直接转化成完整零件的新型制造技术。以能量源作为划分依据,可将增材制造技术分为激光增材制造、电弧增材制造、电子束增材制造、光固化增材制造等。其中,激光增材制造技术以激光为零件制造的能量源,激光加工具有诸多优点,如零件成型速度快、激光能量密度高、加工精度高的特点,可实现工业领域中难加工材料和复杂结构零件的制造,在生物医疗、航空航天、国防制造、汽车制造等工业领域优势显著。本文围绕近年来激光增材制造的研究及应用,综述了激光增材制造的工艺方法、工艺原理、应用领域,并探讨了激光增材制造当前所面临的发展“瓶颈”及应对策略。     

金属材料电弧增材制造技术研究现状

电弧增材制造（WAAM）技术将电弧作为热源，具备熔敷效率高、设备简单、成本较低的特点，在制备大型零件时具有更大的优势。基于3种典型电弧热源的电弧增材制造方法包括熔化极电弧（GMA）增材制造、非熔化极电弧（GTA）增材制造与等离子弧（PA）增材制造。GMA增材制造技术拥有熔敷效率高、易于实现等特点，特别是基于冷金属过渡（CMT）的增材制造技术取得了重要进展，主要缺点在于熔滴过渡对熔池的显著冲击易影响成形精度和质量。GTA增材制造技术具有最为稳定的电弧燃烧过程，具有无飞溅、成形精度与质量高等显著优势，特别适合于铝合金、镍基合金、钛合金等材料的增材制造。PA增材制造与GMA增材制造与GTA增材制造相比，存在能量密度高、集束性好等优点。但是PA合理参数区间较窄、参数匹配复杂、热输入大等缺点也限制了其在该领域的应用。由于增材制造过程使得后堆积层存在反复加热与冷却，增材制造成形件组织存在上中下区域的差异以及熔敷方向及垂直于熔敷方向性能的各向异性。增材制造金属材料的热循环过程对于晶粒尺寸、熔覆层性能以及成形精度非常关键，分别可以通过改变成形件冷却条件、改变熔池凝固条件对组织性能进行改善。新型电弧热源...     

增材制造17-4PH马氏体不锈钢研究进展

17-4PH马氏体不锈钢具有高强高韧以及耐腐蚀等优异性能,在航空航天、核能和民用工业等领域得到广泛的应用。增材制造技术通过离散堆积的制备方法,能够实现复杂异形零部件的成形,满足装备迭代的需求。综述了国内外增材制造17-4PH的研究成果,针对增材制造微小熔池、快速熔凝、复杂热历史冶金特点,介绍影响增材制造17-4PH试样致密度的因素,阐述其相构成、微观组织和力学性能,简述后处理对17-4PH力学性能的影响规律,最后对增材制造17-4PH的发展进行展望。     

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。     

高熵合金激光选区熔化研究进展

摘要：近年来,高熵合金以其多主元成分、独特的组织和许多优异的性能在各个领域引起了极大关注。这种基于“构型熵”设计的新型合金,有望突破传统合金的性能极限,已经成为材料科学发展新的热点和方向之一。传统的电弧熔炼技术限制了高熵合金复杂结构件的制备及其工业化应用,新兴的增材制造技术已成为当前复杂金属构件制备中最具前景的制造方法之一。综述了高熵合金激光选区熔化技术的研究进展,包括工艺、优化和应用等,并对高熵合金未来的工业化应用提出了展望。     

金属增材制造的微观组织特征对其抗腐蚀行为影响的研究进展

金属增材制造是增材制造技术中最重要的分支,其成形零件复杂度高,力学性能高于一般铸件,已经被广泛应用于航天航空、医疗、能源等领域。在目前主流金属增材制造过程中,主要使用高能束熔化金属粉体,从而造成极高的材料过冷度,虽然过冷细化晶粒与特殊析出相会提高材料的力学性能,但是学术界与工业界对金属增材制造制件在服役过程中的腐蚀性能仍然存在疑问,亟需关于高能束金属增材制造制件的抗腐蚀性能系统性研究综述。因此,本文就三种常用的金属增材制造技术,对目前金属增材制造工件的腐蚀性能相关研究进展进行总结和归纳,深入研究了打印产品中的残余应力、晶粒尺寸、析出相和各向异性等影响抗腐蚀性能的行为,分析了参数优化及热处理工艺提高材料抗腐蚀性能的机理。最后对金属增材制造的抗腐蚀性能的改善手段进行了展望。      

金属增材制造技术在核工业领域的应用与发展

增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势.本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证明了金属增材制造技术在核工业领域的优势.本文结合革新性反应堆技术在核材料中的应用背景,展望了增材制造...     

金属增材制造用钛粉制备研究

金属增材制造技术正朝着产业化的方向发展,钛粉是金属增材制造领域的主流原料之一。本文概述了钛及钛合金的熔炼技术,重点介绍了感应熔炼,并对目前主流的钛粉制备技术进行了对比和分析,包括基本原理、优缺点和影响粉末特性的因素等。此外,还介绍了数值模拟在钛粉制备上的应用,并对钛粉制备工艺在金属增材制造领域的发展做出了展望。     

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Laser additive manufacturing(LAM) is a new type technology combined with laser science, digital science and material science, it has many advantage, such as dimensionality reduction manufacturing, complex shapes manufacturing, and high utilization ratio of materials. According to the way of material inputting, it can be divided into selective laser melting(SLM) technology and laser melting deposition(LMD) technology. Laser additive manufacturing parts with fine grains and homogeneous microstructure has been widely used in aerospace field, due to its excellent mechanical properties. Recent developments in Ni- based laser additive manufacturing technology have been reviewed in the following aspects: technical principles, microstructure, mechanical properties, and density. It is noted that lightweight design and integration of structure- function may be the development tendency of laser additive manufacturing in the future.     

金属增材技术在钢铁领域的研究进展

随着增材制造技术的日益成熟,其在钢铁材料制备领域逐渐崭露头角。首先介绍了国内外增材制造技术的发展现状,简述了目前增材制造金属材料的前沿技术;之后汇总了大量增材制造钢铁材料的研究成果,包括不锈钢粉末的制备技术、增材制造不锈钢改性工艺、先进钢铁丝材的增材制造等;从多个角度回顾了近几年来国内外增材制造钢铁材料的研究进展。基于对现有研究成果的总结,指出了增材制造技术在未来钢铁材料领域的重要意义,并为中国钢铁材料增材制造技术的发展提出了展望与规划。     

难熔高熵合金:制备方法与性能综述

从加工方法、微观结构以及各类性能三方面介绍了难熔高熵合金(Refractory high-entropy alloys,RHEAs),最后对难熔高熵合金的发展和未来进行了展望。以MoNbTaVW为代表的难熔高熵合金在高温下表现出优于传统镍基高温合金的压缩屈服强度,且屈服强度随温度的变化更加缓慢,高温力学性能优异;以MoNbTaVW、MoNbTaTiZr、HfNbTiZr等为代表的难熔高熵合金,与商用高温合金、难熔金属、难熔合金以及工具钢相比,展现出更优的耐磨性能。以W₃₈Ta₃₆Cr₁₅V₁₁合金为代表的难熔高熵合金在辐照后,除了析出小颗粒第二相外,不存在位错环缺陷结构,抗辐照性能优异。提出了难熔高熵合金未来发展的两大方向:建立高通量的实验和计算方法继续探索更多的难熔高熵合金组成和结构模型;探索多场耦合环境下难熔高熵合金的服役行为。