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作纯钛基底冠

为了探索应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛基底冠的可行性,通过激光扫描测量模拟了基牙的铝合金代型并三维重建其数字化外形,采用计算机辅助设计了基底冠。通过正交实验优化基底冠加工参数,将基底冠数据与加工参数导入快速成形系统加工10个纯钛基底冠。将完成的纯钛基底冠在铝合金代型上就位粘接,进行边缘适合性检测,评估加工精度。得到激光快速成形技术可以进行纯钛基底冠的加工,边缘适合性检测结果表明10个基底冠的各点间隙大小与临床120μm可接受的标准相比,均显著小于120μm。     

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。     

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。     

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。     

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     

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.     

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。     

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。     

镍基合金激光熔覆成形的快速凝固组织特征研究

利用激光熔覆成形技术制备出平整无变形的镍基合金样品,对显微组织中的层生长模式、晶粒生长模式,重熔情况以及一些缺陷等凝固组织的特征进行了详细分析。结果表明层的形状主要取决于激光功率和粉末熔化状况,显微组织以细长的柱状晶为主。为使层与层之间具有良好的冶金结合,每层的重熔区域必须保持一定的厚度。激光功率过低时组织中易形成气孔,而成形件的卷曲现象可以通过预热等方法加以解决。     

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。     

工业纯钛板激光冲击形变的特征微结构

用输出波长为1064nm、脉冲宽度为20ns的调Q钕玻璃激光器对TA2工业纯钛板料进行了激光连续冲击无模弯曲形变试验,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击变形全断面的特征微结构。根据变形区的应力状态,观察到3种主要的特征微结构。一是位于压缩应变区域的近纳米级微孪晶栅,认为是由接近同一方向的高密度层错聚集的产物;同时由于新生微结构之间的交互作用而诱发的第三类微观内应力,在基体间形成高密度的位错网络和位错胞。二是同在压缩应变区域,在超高应变率和强大的冲击能量作用下局部切变诱发的α→α′的逆相变。三是在激光冲击超高速形变条件下,受高度约束的HCP晶系材料塑性变形阻力增大,在拉伸变形区域诱发沿解理方向的局部层状集群滑移现象。上述3种现象源于激光冲击形变时材料微观约束条件和形变方式,造成形变区域微结构和硬度的不均匀性,在重复冲击条件下,不利于钛板的均匀变形。     

激光微细熔覆快速原型制备

传统上厚膜电容的制备由于采用了丝网技术、烧结工艺、有限的匹配温度特性材料,使得要实现高容量、低损耗、高频性就必须同时改变材料的成分、制备工艺和技术, 这是无法同时达到的.而采用激光微细熔覆快速原型制造技术,不需要高温烧结和掩模的制备,在不改变电极膜特性的情况下直接制备了适应高容量、低损耗和高频应用的介质膜.同时,消除了原有技术通过多次印刷和增加厚度来减少针孔的弊端,以及高温烧结带来的电极材料和介质材料成分的扩散,利用CAD/CAM系统可灵活地制备所设计的图形和尺寸,实现了元件小型化、轻薄化的制造.