激光熔化沉积成形新型多组元Ni3Al合金的组织与力学性能

设计了一种新型多组元Ni₃Al合金Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂,并采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了合金。使用X射线衍射、扫描电镜、万能试验机等研究了沉积态合金的微观组织和室温力学性能。结果表明：LMD制备的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金的晶粒为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,晶粒由无侧向分枝的胞状枝晶组成,枝晶内部和枝晶间区域均由网状FCC基体和块状γ′相组成,且枝晶间区域的γ′相尺寸大于晶内。LMD成型的Ni₄₅Co₂₃Fe₉Al₁₁Ti₁₂合金具有良好的室温性能,其屈服强度达到879 MPa,抗拉强度为1160 MPa,断裂伸长率为9.5%,综合力学性能远优于同类合金,其屈服强度的显著提高可能与高密度γ′相...     

难熔金属选区激光熔化技术研究进展

近年来,随着难熔金属的研究与深入,传统工艺难以满足在制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的弹性和可加工性。本文对难熔金属材料的选区激光熔化技术进行了总结。按照材料分类,对钨合金、多孔钽、钼合金以及难熔高熵合金进行评述。因为选区激光熔化难熔金属对低熔点元素、加工参数等敏感,故总结了这些因素对工艺控制和最终零件质量的影响。最后,归纳了当前研究的优势和不足,并对今后的发展趋势进行了展望。     

激光熔化沉积CrMnFeCoNi高熵合金组织和低温力学性能

采用激光熔化沉积和铸造技术分别制备了CrMnFeCoNi高熵合金。通过X射线衍射(XRD)、金相腐蚀、扫描电镜(SEM)和力学拉伸实验等分析手段对不同方法制备的CrMnFeCoNi高熵合金相组成、微观组织及力学性能进行了对比研究。结果表明:通过激光熔化沉积和铸造技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金均为面心立方(FCC)单相固溶体结构;采用激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金具有更为均匀的元素分布;随着温度从293 K降低到77 K,激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金的拉伸强度与塑性分别从518 MPa、55%提升到878 MPa、95%,表现出优异的低温力学性能。     

添加Ni对Mg65Cu25Tb10非晶合金的影响

利用常规的金属型喷铸法制备出不同直径的Mg65Cu25-xNixTb10(x=0~10.0)非晶合金.利用X射线衍射、差热分析、准静态压缩试验和扫描电镜,分析了添加Ni元素对Mg-Cu-Tb非晶合金形成能力及力学性能的影响.结果表明,Ni的加入降低了Mg-Cu-Tb-Ni合金的非晶形成能力与热稳定性,但适量的Ni可以显著提高合金的断裂强度,其中Mg65Cu20Ni5Tb10的断裂强度达到了943 MPa,远高于原始的Mg65Cu25Tb10三元非晶合金.     

增材制造VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金的组织及力学性能

高熵合金与增材制造技术的结合,为极端服役环境下结构复杂部件的一体化制造提供了新的思路。采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金,通过显微组织分析筛选出最佳激光功率参数,并对试样进行了室温及高温压缩性能测试。结果表明：VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金表现出了优异的打印性能,最佳工艺参数下制备得到的样品在宏观和微观上均没有出现裂纹。在合金底面及沿构建方向,熔池内部与熔池边界(搭接处)均呈现出不同的形貌,熔池内部由柱状的全共晶组织构成,共晶胞为熔池边界出现较为粗大的(Nb, X)₅Si₃初生硅化物相。相比铸态组织,激光熔化沉积使得共晶组织的片层间距显著细化。增材制造合金不仅在1000℃下压缩强度可达640 MPa,在1100℃时依然能够保持高于500 MPa的压缩强度,高温压缩性能显著优于铸态VNbTiSi合金。     

高压EIGA法制备Ti-6Al-4V合金粉末及其3D可打印性（英文）

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)设备制备Ti-6Al-4V合金粉末,研究高压(5.5～7.0 MPa)雾化压力对粉末特性和显微结构的影响,并分析激光打印(LMD)件的力学性能。结果表明:所制备的粉末粒径分布在1～400μm,随着雾化压力的增加,粉末的平均粒径逐渐减小。在气压6.0和6.5 MPa下制备的粒径分布在100～150μm范围内的粉末具有较好的流动性。粉末的氧含量随着压力的升高而增加,但均在0.06%～0.20%较低范围内。LMD制备的TC4试样主要由具有魏氏结构的α和β两相组成,其极限抗拉强度和屈服强度分别约为1100 MPa和1000 MPa。EIGA法制备的钛合金粉末具有良好的3D可打印性,LMD制备的TC4合金的力学性能超过铸造或锻造件的。     

增材制造制备AlxFeCoCrNiMn(x=0,0.75)异种高熵合金的焊接性能研究

文中使用激光熔化沉积(Laser melting deposition, LMD)技术制备了FeCoCrNiMn和Al_0.75FeCoCrNiMn这2种高熵合金,并采用激光焊技术对2种材料进行了焊接。对母材和焊缝进行了微观组织分析,并对焊缝进行了力学性能测试。结果显示：焊缝处的微观组织与母材差异较大,并且焊缝处的硬度降低,拉伸时易在焊缝处断裂。     

化学气相沉积技术及在难熔金属材料中的应用

简述了化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)的发展历程及其应用领域;重点阐述CVD技术在难熔金属(W、Re、Ta、Mo、Nb)相关领域的应用概况并展望了其研究前景,特别指出CVD技术在制备难熔金属合金研究上存在的挑战和机遇。     

激光金属沉积与冷金属过渡复合成形316L的组织与力学性能

为了实现冷金属过渡(CMT)成形高效和激光金属沉积(LMD)成形精细的优势互补,提出将CMT与LMD 2种工艺复合的方法,用于制造生产中结构复杂、精度要求高的零件,该文针对316L不锈钢材料,以CMT成形样块作为基底,在其不同表面上采用LMD成形复合试样,通过试验对比2种增材制造工艺及结合界面处的显微组织与力学性能.结...     

航天航空用难熔金属材料的研究进展

综述了航天航空用难熔金属钨、钼、钽、铌、铼和其合金及其涂层在高温结构研究方面的现状和应用情况,对航天用难熔金属合金的种类、力学性能、涂层的性能、制备方法作了介绍。难熔金属主要用于火箭发动机和航天器结构件,其中钨、钼及其合金单晶应用于空间动力系统。难熔金属及其合金的使用温度高低顺序与材料熔点的顺序相同。     

机械合金化对WZrZn合金冲击反应特性的影响

W具有高的热惯性以及低的绝热火焰温度,导致其在空气中难以燃烧。为改变W的燃烧特性,通过机械合金化将20%(质量分数)的Zr引入W中。XRD、SEM及STEM分析表明,球磨30 h后,Zr的衍射峰完全消失,得到了单相bcc结构的W(Zr₂₀)超饱和固溶体合金粉末。在此基础上,以Zn粉作为粘结剂,采用热压工艺制备WZrZn合金。准静态力学性能测试和弹道枪试验结果表明,以W(Zr₂₀)合金粉末为原料制备的W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的抗压强度和能量释放特性明显优于机械混料制备的W/Zr₂₀-Zn₃₀合金。在1200 m/s的冲击速度下,W(Zr₂₀)-Zn₃₀合金的反应超压达到0.21 MPa,能量释放特性优异。同时,在反应产物分析中,发现大量钨的燃烧产物WO₃,表明Zr的固溶诱发了W的燃烧反应,有效提高了WZrZn合金的冲击反应特性。     

VIGA法制备的M2052锰铜合金粉末及其SLM打印件的性能

采用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备了M2052锰铜合金粉末,分析了M2052锰铜粉末的物性和显微组织;用选区激光熔化3D打印技术(SLM)制备锰铜试样,并分析热处理前后SLM成型的锰铜合金的组织与性能。结果表明,VIGA法能够有效地控制金属粉末形状,制备的15~53 μm粒度区间的锰铜粉末收得率高,松装密度高,具有较好的球形度,有效满足SLM用金属粉末的要求。由SLM制备的锰铜打印件横纵向具有不同的微观组织,随熔池内部延伸逐渐变为胞状晶,沿焊接界面形成柱状晶,离熔池越远柱状晶越细。与铸态合金相比,SLM方法制备的锰铜合金具有明显的力学性能差异,SLM打印件的抗拉强度为611 MPa,规定塑性延伸强度为504 MPa,远远高于铸态母合金的454 MPa和172 MPa。其原因是打印件细晶强化效果明显,但微裂纹的存在对塑性不利。     

选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了12CrNi2合金钢. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪、室温拉伸试验等方法研究了激光能量密度对合金钢显微组织和力学性能的影响. 结果表明,成形合金钢的宏观组织可分为熔池区与热影响区两部分,微观组织为回火马氏体和少量残余奥氏体. 随激光能量密度(E_V)增加,成形合金钢的孔洞缺陷逐渐减少,致密度逐渐增加,最高可达到99.87%;同时,熔池体积增大,寿命增加,冷却速度降低,导致回火马氏体板条宽化,热影响区变宽,合金钢的显微硬度和强度降低,塑性增加. 在E_V为81.34 J/mm3条件下,SLM成形12CrNi2合金钢具有最优强塑性,抗拉强度和屈服强度分别为1098和882 MPa,断后伸长率为20.07%. 采用SLM技术成形12CrNi2合金钢可获得比激光熔化沉积(LMD)和铸造成形更佳的综合力学性能.     

Achieving Superior Strength and Ductility of AlSi10Mg Alloy Fabricated by Selective Laser Melting with Large Laser Power and High Scanning Speed

AlSi10Mg alloy was prepared by selected laser melting(SLM) in a high laser power range 300–400 W. The effects of energy density on the relative density, microstructure and mechanical properties of the SLMed AlSi10Mg alloy were studied. The results showed that the SLMed AlSi10Mg alloy fabricated at a laser power of 400 W and a scanning speed of 1800 mm/s had a relative density of 99.4%, a hardness of 147.8 HV, a tensile strength of 471.3 MPa, a yield strength of 307.1 MPa, and an elongation of 9....     

热处理工艺对激光熔化沉积制造JBK-75合金组织及性能的影响

采用激光熔化沉积技术制备JBK-75合金,选取750℃直接时效和1180℃高温固溶+750℃时效两种不同热处理工艺路线,分析了其沉积态的显微结构,对比两种不同热处理态的组织和力学性能。结果表明,沉积态JBK-75合金组织表现为各向异性,存在柱状晶、胞状组织和Ti元素偏聚。直接时效处理JBK-75合金打印组织未发生溶解,打印组织对强化相(γ′相)的析出行为几乎没有影响,但是Ti元素的偏聚促进了晶界有害相(η相)的生成。高温固溶+时效处理JBK-75合金打印组织消失,获得细小均匀的γ晶粒且在晶界未发现η相。高温固溶+时效处理激光熔化沉积JBK-75合金表现出最佳的强塑性配比,抗拉强度为1055 MPa、屈服强度为679 MPa、断后伸长率为29%,达到锻件JBK-75合金热处理态力学性能水平。     

激光熔化沉积制备2A50锻造铝合金组织性能*

工艺参数的协同调控决定了沉积工件的组织与性能,在锻造铝合金零件激光增材修复工程应用方面具有重要研究价值。 采用 OM、SEM、XRD 等试验方法,研究能量密度对激光沉积成形 2A50 铝合金构件组织与性能的影响规律。结果表明：当能量密度低于 200 J / mm²时,成形效果较差且产生粉末球化、未熔合等凝固缺陷;随着能量密度的提高,沉积试样底部和顶部一次枝晶间距均明显缩短、平均硬度由 85.7 HV 提高至 92.1 HV;过高的能量密度输入会导致熔池内部分低熔点合金元素蒸发形成气孔缺陷、同时削弱了合金元素的固溶强化效果。在优化的能量密度(333 J / mm² )条件下,激光沉积成形 2A50 锻造铝合金构件获得了较优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为 85 MPa、207 MPa 和 14%。为航空重大装备关键零部件的激光增材修复探索出一条行之有效的技术途径。     

选区激光熔化法制备的M2052锰铜合金的组织与性能

使用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备M2052锰铜粉末,通过选区激光熔化技术(SLM)直接成形合金试样,经固溶时效处理和热等静压加工,从热力学计算、显微组织分析及力学性能测试等方面对SLM法制备的锰铜合金进行了研究。研究发现SLM法成形的锰铜合金的抗拉和屈服强度较高,但冲击吸收能量低,塑性差。经过热等静压处理后,合金的综合力学性能明显提高。     

Mechanical characteristics of a tool steel layer deposited by using direct energy deposition

This study focuses on the mechanical characteristics of layered tool steel deposited using direct energy deposition (DED) technology. In the DED technique, a laser beam bonds injected metal powder and a thin layer of substrate via melting. In this study, AISI D2 substrate was hardfaced with AISI H13 and M2 metal powders for mechanical testing. The mechanical and metallurgical characteristics of each specimen were investigated via microstructure observation and hardness, wear, and impact tests. The obtained characteristics were compared with those of heat-treated tool steel. The microstructures of the H13- and M2-deposited specimens show fine cellular-dendrite solidification structures due to melting and subsequent rapid cooling. Moreover, the cellular grains of the deposited M2 layer were smaller than those of the H13 structure. The hardness and wear resistance were most improved in the M2-deposited specimen, yet the H13-deposited specimen had higher fracture toughness than the M2-deposited specimen and heat-treated D2.