用于牙科植入体的激光快速成形纯钛性能研究

利用工业用纯钛粉末、激光快速成形(LRF)系统和优化的成形工艺参数,制成了纯钛的测试试样,根据国家标准GB/T 13810-1997和GB/T 16886.5-2002分别进行力学测试和细胞毒性实验。力学测试结果为抗拉强度475 MPa,屈服强度383 MPa,延伸率27%,弹性模量97.54 GPa,维氏显微硬度188.4-206.3;利用小鼠结缔组织成纤维细胞(L-929细胞)进行体外细胞毒性的研究,结果表明激光快速成形纯钛细胞毒性为0级。激光快速成形纯钛试样满足外科植入物纯钛板材室温力学性能国家标准和体外细胞毒性实验标准。     

激光快速成形技术制造全口义齿钛基托

通过计算机辅助设计(CAD)的数字化基托模型,在自主研制的激光快速成形系统上,选取优化的激光快速成形工艺参数,制造了全口义齿钛基托。与传统方法相比,工艺简化,且成形后的全口义齿钛基托外形良好。该技术在钛基托制作中的成功应用为口腔纯钛修复体的高性能、自动化加工开辟了一种新方法,并且为今后该技术的口腔临床应用提供了依据。     

激光快速成形纯钛与瓷的结合性能研究

评价了应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛与Noritake Ti-22钛瓷的结合性能.利用商用纯钛粉末、激光快速成形系统和优化的成形工艺参数,制作纯钛试样,测鼍了其热膨胀系数(CTE),根据ISO9693标准采用三点弯曲方法对钛瓷结合强度进行测试,并对瓷剥脱后的钛表面进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析.结果表明激光快速成形纯钛的热膨胀系数与铸造纯钛无统计学差异,且与Noritake Ti-22钛瓷匹配.激光快速成形纯钛与Ti-22钛瓷的分离类型为混合断裂,包括内聚型和粘附型.钛瓷结合强度大于ISO9693标准所要求的基本值(25MPa).激光快速成形技术有颦成为加工烤瓷熔附金属修复体的新技术.     

不同形貌钛及钛合金粉末激光快速成形的研究

对比分析了HDH(Hydride-Dehydride)法和GA(Gas-Atomised)法生产的两种钛及钛合金粉末颗粒的形貌和粉末颗粒内部结构;主要概述了两种不同形貌的TC4粉末的输送性能、粉末利用率和激光快速成形件的表观质量及其内部气孔状况;分析了不规则钛及钛合金粉末在激光快速成形技术中应用的可能性。     

正方形薄板激光弯曲三维成形球冠面的技术分析

激光弯曲成形是利用激光束的能量修整板材曲率的一种新型柔性无模成形加工方法。为探索激光弯曲三维成形的机制以及成形过程中的物理现象,对1Cr18Ni9Ti正方形薄板采用交叉线扫描策略激光弯曲三维成形制备了球冠面,利用显式动态有限元方法分析了正方形薄板在激光扫描过程中的温度、应力、应变、节点加速度与速度以及形变的变化情况,在二维激光成形温度梯度机制基础上探讨了激光弯曲三维成形中存在的物理现象。在扫描过程中,薄板整体的温度随着激光扫描逐渐增加,在任意时刻任意位置的加热都会造成整体薄板应力作用方向和大小的改变,应力变化是形成圆周线的趋势,由于扫描路径时空的变化导致正方形薄板四角的变形量有所不同。     

金属薄板的激光成形技术

金属薄板的激光成形技术季忠，刘庆斌，吴诗　（西北工业大学，西安７１００７２）１．激光成形机理、众所周知，当金属材料受到不均匀加热时，其内部的非均匀温度场将会导致非均匀热应力场。当该热应力超过材料的屈服极限时，材料便会产生永久塑性变形。金属薄板的激光成...     

快速成形机理及其适用的激光光源

分析了快速成形过程的机理，给出了固化深度，固化线宽公式和适用的激光光源。     

基于激光快速成形的发动机功能塑料零件快速制造工艺

本文论述了激光快速成形技术与快速模具技术结合快速制造发动机功能塑料零件的工艺方法。该工艺在快速成形样件的基础上,通过快速模具技术实现了材料转换,解决了产品性能测试样件的制作问题,适合研制各种发动机功能塑料零件的新产品。本文通过某型号塑料进气歧管的快速制造实例,对此工艺方法进行了深入详细的探讨。     

激光快速成形金属零件的残余应力

激光快速成形技术是近几年国际上广泛关注的一种先进的实体自由成形技术 ,能够直接成形高性能的致密金属零件 ,具有无模具、短周期、低成本、市场响应快等特点。本文简要分析了激光快速成形件残余应力的形成机理及分布规律 ,概述了残余应力对成形件力学性能结构尺寸、实际使用等方面的影响 ,探讨了实验测定残余应力的方法及调整和消除残余应力的有效手段等     

激光快速成形过程的实时监测与闭环控制

激光快速成形是一个受多因素影响的过程,在开环控制条件下,工艺条件改变时,成形系统不能做出适当地调整,因而无法获得期望的成形效果。为了解决这个问题,国内外研究机构发展了基于实时监测原理的闭环控制系统,通过不断地调整加工工艺,最终获得了几何性能(尺寸精度、表面粗糙度)和力学性能达到设计要求的三维实体零件。本文简要论述了激光快速成形过程的影响因素,并介绍了目前激光快速成形实时监测与闭环控制技术的发展现状,列举了部分监控系统,并对激光快速成形过程的监测与闭环控制系统的进一步发展提出了自己的见解。     

激光快速成形TA15钛合金热处理组织及其力学性能

采用激光快速成形方法制备了TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金厚壁件,研究了不同退火温度对激光快速成形TA15钛合金组织和室温拉伸力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,粗大β晶内的初生α相板条体积分数减少,而β转变组织体积分数增加,且β转变组织形貌由板条状(β)→层片状(α+β)→细层片状(α+β)转变。力学测试结果表明,经940 ℃/1 h,空冷热处理后,激光快速成形TA15钛合金室温拉伸力学性能达到最优;而当退火温度大于等于970 ℃时,其室温拉伸力学性能大幅度降低,拉伸断口扫描电镜(SEM)照片表明,室温拉伸断裂为脆性断裂。     

激光快速成形Rene 80高温合金组织及裂纹形成机理

研究了激光快速成形(LRF)Rene 80高温合金厚壁件的凝固组织和裂纹的形成机理。结果表明,激光快速成形Rene 80高温合金的凝固组织为与沉积高度方向平行的定向凝固枝晶组织,由于凝固偏析,MC型碳化物和γ-γ′共晶组织分布于定向凝固组织的枝晶间区域。激光快速成形Rene 80高温合金厚壁件含有许多长度大于10mm,扩展方向与沉积高度方向平行的宏观裂纹。分析表明,这些裂纹为液化裂纹,其形成原因为:激光快速成形时,紧邻激光熔池的热影响区(HAZ)内沿晶界分布的低熔点γ-γ′共晶组织发生熔化,形成热影响区内沿晶界扩展的晶界液相,在热影响区冷却过程中,由于热影响区内固相的收缩应力作用,沿晶界扩展的固-液界面被撕开,从而导致液化裂纹的产生。     

激光快速成形Inconel 718超合金拉伸力学性能研究

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能,以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能,且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样,其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织,随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出,3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高,其中,与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准,但沿成形件高度方向,出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。     

Fe314合金粉末激光快速成形组织与力学性能分析

利用Fe314合金粉末在45构,观察了不同成形区域的金相组织,并分析了成形件的力学性能.结果显示,在组织方面,成形体内部各层呈梯子形交错叠加分布,晶体组织以细小致密的等轴晶为主,在底部分布着少量平面晶和粗大柱状晶;在力学性能方面,由于成形体组成相为奥氏体,故整体硬度较低,但塑性、韧性较好.在内部最大残余应力690 MPa情况下未出现微裂纹,表明利用Fe314合金粉末激光快速成形的构件具有良好的抗开裂性能.     

空心叶片激光快速成形过程的温度/应力场数值模拟

针对航空发动机空心涡轮叶片激光快速成形(LRF),建立了温度场/应力场瞬态模型,采用有限单元生死技术模拟了熔覆层的沉积生长过程.采用随动强化及米塞斯屈服准则进行了热弹塑性分析,通过间接耦合模拟了TC4钛合金空心叶片激光快速成形的温度场/应力场演变过程.结果分析表明,在TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程中,随着熔池的移动和成形高度的增加,温度场和应力场动态演化,其中由于基座的冷却及约束作用和熔池加热及应力释放作用,激光快速成形空心叶片温度和应力/应变场沿高度(z轴)方向呈梯度分布.温度场上高下低,散热方向从上至下,从熔池到基座;应力场下高上低,叶根等效应力最大.空心叶片激光快速成形结束冷却到室温,残余应力与熔覆过程应力分布规律基本相同,只是叶片顶部等效应力有所提高.     

激光立体成形TC11DT钛合金裂纹扩展速率研究

采用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)对激光立体成形TC11DT钛合金显微组织和疲劳裂纹扩展断口进行了观察,研究分析了不同取样方向的裂纹扩展机制与失效方式,包括缺口方向平行于沉积试样(平行试样)及缺口方向垂直于沉积方向(垂直试样)。结果显示,未经热处理的沉积态试样的宏观组织主要由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大β柱状晶组成,柱状晶内为编织细密的α板条和板条间β相。无论是平行试样还是垂直试样,经受载荷时失效方式均由韧性断裂逐渐转变为韧-脆混合断裂,但在瞬断区两者的失效方式区别较大,并且沉积态组织抗裂纹扩展能力的强弱与缺口的加工方向有密切联系。和盘模锻件相比,沉积态试样的抗裂纹扩展能力较低。     

TC4激光立体成形显微组织对超声参量的影响

以TC4钛合金激光立体成形件及锻件为研究对象,采用不同热处理制度对TC4钛合金激光立体成形件进行处理得到不同的热处理组织,并采用超声波无损检测方式获得超声波纵波声速和衰减系数,明晰超声参量和显微组织的相互作用机理。结果表明,不同的显微组织具有不同的超声波纵波声速和衰减系数;相比超声波纵波声速而言,衰减系数对TC4钛合金激光立体成形显微组织的变化更为灵敏。