增材制造用高温合金粉末制备技术及研究进展

球形粉末是增材制造、粉末冶金、注射成型等制备工艺的重要原料,其成分、粒度、球形度、空心粉率等是影响最终构件性能的关键因素。本文详细介绍了真空感应熔炼气雾化法、电极感应熔炼气雾化法以及等离子旋转电极雾化法等三种可用于增材制造的工程化高温合金球形粉末的制备技术,分析了这三种制粉工艺的特点,阐述了这三种制粉工艺的研发进展,探讨了三种制粉工艺所制备的粉末缺陷形成原因及控制方法,并提出了增材制造用高温合金粉末制备技术的发展趋势。     

激光粉床增材制造不锈钢中氧化物夹杂调控的研究进展

激光粉床增材制造技术是一个涉及熔池移动、快速非平衡凝固、固态相变的复杂冶金过程,该过程的非均匀快速热-力耦合易导致金属制件出现翘曲变形、裂纹及孔洞、夹杂物、晶粒异常形核与长大等缺陷,这些缺陷会对金属制件的尺寸精度、致密度及力学性能等产生不利影响。激光粉床增材制造金属制件中非金属氧化物夹杂大多为内生夹杂物,产生于金属液脱氧以及极速熔化和凝固过程中的二次氧化,其种类、尺寸、形貌以及分布等物化特性直接影响或决定了金属产品的质量与性能,也是导致金属中产生各类缺陷的重要原因之一。分析了不锈钢材料激光粉床增材制造及后续热处理过程金属中氧化物夹杂的形成和演化及其对金属零件性能的影响性,并对不锈钢金属制件中氧化物夹杂特性的调控研究进展进行了总结,为激光粉床增材制造企业生产工艺优化提供了科学指导和理论依据。     

增材制造用W-Nb合金粉末的制备与应用

结合钨合金的特性及增材制造过程对粉末均匀性、稳定性的要求,以微米级球形钨粉和纳米级铌粉为原料,采用行星球磨工艺制备了可用于增材制造的W-Nb复合型粉末,利用球磨过程中的作用力,将纳米粉末分散并均匀吸附在球形钨粉表面,形成面包覆结构;分析了球磨时间对粉末形貌及物理性能的影响。结果表明,随着球磨时间的延长粉末主要发生以下变化：（1）球形钨粉形貌不变,纳米铌粉之间存在明显的团聚;（2）球形钨粉形貌不变,纳米铌粉充分分散且在球形钨粉表面吸附;（3）吸附在球形钨粉表面的铌粉之间发生一定的冷焊,球形钨粉表面开始出现破损;（4）铌在钨中发生一定的固溶,但是球形钨粉大量破损。采用粉床型电子束增材制造技术对复合粉末的工艺适应性进行了验证,复合粉末铺展均匀、稳定,成形样品成分均匀,晶界处不存在明显的铌元素富集。     

增材制造用钛合金粉末的制备现状

钛合金因其具有高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、汽车以及增材制造等领域。球形钛合金粉末是增材制造的核心原料,对3D打印产品的质量起着关键作用。目前增材制造用钛合金粉末的主要制备方法包括电极感应熔炼气雾化法(EIGA)、等离子旋转电极雾化法（PREP）和氢化脱氢—等离子球化联合法（HDH-PS）等,介绍这些制备方法的原理及研究现状,探究钛合金球形粉末制备技术的影响因素,进而展望增材制造用钛合金粉末技术未来的发展方向。     

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。     

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。     

增材制造TiAl基合金的研究进展

TiAl基合金具有优异的高温性能,是一种极具竞争力的新型轻质高温结构材料,在汽车、军工、航空航天等领域具有广阔的发展潜力和应用前景.然而,TiAl基合金室温脆性较大,成形困难,是阻碍其发展与应用的主要瓶颈之一.增材制造基于"离散+堆积"的成形思想,以激光、电子束、电弧等作为高能热源,通过熔化丝材或者粉末,逐层堆积实现零...     

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足,提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。     

金属粉床增材制造奥氏体不锈钢的研究进展

摘要：金属增材制造技术成形奥氏体不锈钢易出现与传统制备方法完全不同的非平衡亚稳微观组织,表现出独特的性能,其中激光增材制造的316L不锈钢,兼具高屈服强度、良好的伸长率以及优异的耐腐蚀性能。系统综述了近年来国内外激光增材制造316L不锈钢的研究进展,针对其高冷却速率、微熔池冶金、强非平衡凝固和复杂热履历成形条件,阐述其微观组织结构的形成机制和调控方法,以及对力学性能和腐蚀行为的影响规律,重点分析了激光增材制造316L奥氏体不锈钢的强韧化机制,最后展望增材制造奥氏体不锈钢的未来研究方向。     

粉末床熔融金属粉末回收再利用研究进展

粉末床熔融技术具有可快速成形复杂结构零件及成形的零件尺寸精度高、表面质量好等优点而在诸多领域受到广泛关注,但相比传统方法,该方法仍具有较高的成本。粉末回收再利用是解决该问题的重要途径之一,但回收粉末能否再利用受到诸多因素的影响。鉴于此,本文首先分析了影响回收粉再利用的因素,然后基于文献资料,分析了不同回收策略对粉末及其打印成形件的影响,最后,提出了未来的研究方向和建议。     

A novel crucible-less inert gas atomisation method of producing titanium powder for additive manufacturing

A novel low-cost gas atomisation technology producing spherical titanium powder (wire induction heating gas atomisation, WIGA) has been developed for additive manufacturing. Combined with the gas atomisation principle, the characteristics of WIGA were analysed. The effects of the gas pressure, metal temperature and the wire-feeding speed on the particle size of the titanium powder were studied. The results indicated that the decreases in mass median particle diameter (D₅₀) and the increases in efficiency of fine size powders occurred with the increase in gas atomisation pressure and melting temperature and with the decrease of wire-feed speed. The optimum parameters are that the main gas pressure (P₀) is 4.0?MPa, the degree of superheat of the metal melt is 350°C and the wire-feed speed is 50?mm?s^?1. On the condition, the D₅₀ of titanium powder was 40.2?μm and powder morphology was spherical. Satellites rarely existed on the surface of particles.     

高熵合金激光选区熔化研究进展

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。     

Research progress of austenitic stainless steel made by metal additive manufacturing

Compared with the parts prepared by conventional methods, the parts formed by metal additive manufacturing (MAM) technology are prone to have non equilibrium and sub micro cellular structures, which show more excellent performance. Especially, the 316L stainless steel formed by laser powder bed melting technology has high yield strength, good elongation, and excellent corrosion resistance. Aiming at the superfast thermal cycle, complex metallurgical reactions, intense non equilibrium solidification, and particular thermal history of MAM technologies, the current advances in the related fields of laser powder bed fusion 316L (L PBF 316L) austenitic stainless steel were systematically reviewed. The mechanical properties and corrosion mechanism of L PBF 316L and its influencing factors including microstructural features evolution and corresponding regulation were discussed. All importantly, the strengthening and toughening mechanisms of 316L deformation were thoroughly revealed. Finally, a brief prospect on the future research direction of additive manufacturing austenitic stainless steel was provided.     

喷嘴进气方式对3D打印用GTD222高温合金粉末性能的影响

利用真空熔炼紧耦合气雾化制粉技术制备了3D打印用GTD222高温合金粉末,研究了喷嘴进气方式对粉末化学成分、粒度分布、球形度、流动性、松装密度及表面形貌等特性的影响.结果表明,采用外直内切喷嘴结构,加强了喷嘴出口处的抽吸效应,有利于提升气雾化过程的稳定性;采用切向进气方式增强了气体剪切作用效果,有利于提升细粉(15～5...     

模具钢增材制造及其性能的研究进展

随形冷却模具一般具有复杂的异形流道,能够大大提高冷却效率和产品的表面质量,但是其加工难度非常大.增材制造是一种通过逐层累加实现构件成形的技术,其优势是能实现材料的内部复杂结构.粉末的制备是增材制造的基础也是关键步骤,粉末质量的高低一定程度上决定了增材件的好坏,常见的模具钢粉末制备方法有气雾化法和等离子旋转电极雾化法.增...     

A review on recent developments in binder jetting metal additive manufacturing: materials and process characteristics

ABSTRACT

Binder Jetting Metal Additive Manufacturing (BJ-MAM), known also as metal 3D-printing, is a powder bed-based additive manufacturing technology. It consists of the deposition of liquid binder droplets to selectively join powder particles to enable the creation of near-net shaped parts, which subsequently are consolidated via sintering process. This technology is known for its capability to process a wide range of different materials and for its orientation towards large volume production series. Binder Jetting has recently been drawing the attention of both the research sphere as well as several industrial sectors. The present review study encompasses the various and most remarkable aspects of BJ-MAM part fabrication. The review covers the material selection and characterisation considerations, followed by the manufacturing process features and the parameter effect on different part properties. It concludes with an overview concerning the most recent case studies with regards to diverse metal alloy developments.     

金属增材制造技术在武器装备的应用和发展

通过对金属光固化3D打印的研究结果和工艺流程进行总结,划分了四种主要的实现途径,即固化烧结法、固化镀膜法、混合固化法和固化模具法,其中固化烧结法是制备金属零件的主要方法,固化镀膜法常用于制备精密电磁设备元件,而混合固化法通常直接固化浆料而无需经过烧结使零件一步成型;归纳了金属光固化3D打印所使用的光敏树脂成分和所制备零件的性能;指出了该技术目前发展还存在浆料中金属与聚合物性质差异、工艺参数研究不足、光敏树脂配方较少等亟待解决的关键科学问题;从研究工艺参数对零件性能的影响、开发新型光敏树脂配方和发明更适用于金属光固化3D打印的设备方面展望了其未来的发展方向.     

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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.