激光选区熔化AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积连接区密集气孔缺陷特性以及缺陷消除方法

采用激光熔化沉积（LMD）工艺对激光选区熔化（SLM）成型的AlSi10Mg合金进行连接,对连接区进行X射线检测,检测结果显示连接区存在密集气孔。分析气孔形态、分布位置及其对试样力学性能的影响,并探寻消除该缺陷的方法。结果表明：密集气孔主要分布在基材与连接区交界的熔合线处,孔径为0～20μm,气孔在X射线底片上形成了水印现象;密集气孔在熔合线处的聚集导致该位置处的硬度远低于连接区和基材,从而影响了该处的力学性能;预热能够有效减轻该缺陷,使密集气孔均匀分散到整个连接区中,消除水印现象;预热试样的力学性能相比未预热试样显著提高,熔合线处的显微硬度为90.8 HV,抗拉强度为287 MPa（达到了基材的76.5%）,较未预热试样分别提高了45%和19%;预热前后拉伸试样均为脆性断裂,预热提高了试样的延展性,延伸率达到5.0%。     

影响激光选区熔化3D打印质量的工艺参数优化研究

为提高激光选区熔化3D打印质量,研究影响激光选区熔化3D打印质量的工艺参数,并提出优化方法.通过分析工艺参数,获取影响激光选区熔化3D打印成型质量的主要参数:扫描速度、激光功率、层高.依据各工艺参数特点,采用人工神经网络建立三项工艺参数映射关系目标函数,利用参数化有限元分析,获取训练样本训练人工神经网络,采用遗传算法实...     

铝合金液冷板激光选区熔化快速成形工艺研究

铝合金液冷板是航空航天、国防等领域电子设备的重要散热零件,一般具有微细流道和复杂的外形,非常适合采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术整体成形.为提升液冷板的整体成形效率,研究了1 kW高功率激光SLM成形铝合金的致密化行为、显微结构、力学性能以及微孔的最小孔径.结果 表明:随着激光体能量密度增加,SLM成形AlSi1...     

AlSi10Mg铝合金选区激光熔化成形缺陷控制和表面质量优化

铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等特点,很好地满足航天飞行器轻量化需求。激光选区熔化技术(SLM)成形的铝合金零件综合性能良好,在航天领域应用广泛,但存在成形过程中缺陷不好控制、成形件表面质量较差、后处理工序烦琐等问题。为此,选取AlSi10Mg铝合金,针对SLM成形AlSi10Mg铝合金缺陷消除进行实体工艺优化研究,获得缺陷最少的优化工艺参数,并进一步研究表面粗糙度优化方法。结果表明,通过优化工艺参数(主要包括扫描功率、扫描速度、扫描间距),可以获得较低的孔隙率(9.2%)和较优的内部成形质量;成形件表面质量主要影响因素有表皮扫描功率、扫描速度、扫描间距等,适当提高扫描功率可以获得较好的表面质量。     

镍钛合金激光选区熔化成形技术研究进展

镍钛合金是一种常见的智能材料,具有优良的形状记忆效应,在航空航天、医学和电子等领域具有广泛应用。激光选区熔化技术能够突破传统制造工艺的局限,成形出形状复杂且性能优异的镍钛合金构件,使构件的形状、性能和功能在时间和空间维度上实现可控变化,是"4D打印"的研究热点方向之一。本文简要介绍了激光选区熔化成形镍钛合金的国内外研究进展与技术现状,分析了成形工艺、热处理工艺等对镍钛合金成形件相变温度以及形状记忆效应和超弹性两大性能的影响,总结了激光选区熔化成形镍钛合金较为适宜的工艺参数,并对SLM成形镍钛合金的未来发展进行了展望,为镍钛合金激光选区熔化"4D打印"提供参考。     

关键工艺参数对选区激光熔化稀土元素增强铝合金成形致密度的影响

稀土元素增强铝合金作为一种适用于选区激光熔化(selective laser melting,SLM)工艺的合金,由于其良好的成形质量和优越的力学性能而得到了广泛应用.但其成形质量由成形参数决定.通过控制激光功率、扫描速度、扫描间距等关键工艺参数的变化,研究了关键工艺参数的变化对选区激光熔化稀土元素增强铝合金的致密度、...     

选区激光熔化快速成型过程温度场数值模拟

为了优化铜磷合金粉末选区激光熔化快速成型的工艺参数,采用有限元分析软件ANSYS对其温度场进行了模拟,经理论分析和实验验证,获得了其温度场分布的数据.对材料未知温度范围内的热特性参数用插值法近似获得,采用不等网格剖分方式,用热焓去处理相变潜热问题.结果表明,其温度场的等温线分布为椭圆形,用模拟遴选的工艺参数(在铺粉厚度为0.22mm时,选用激光功率为100W、扫描速度为0.25m/s和激光束半径为0.1mm)能实现选区激光熔化快速成型.这一结果对其它粉末材料的选区激光熔化快速成型也是有帮助的.     

铜磷合金粉末选区激光熔化成型研究

为了应用选区激光熔化技术直接制造金属零件,采用Dimetal 240快速成型机对平均直径为75μm的铜磷合金粉末进行了工艺试验。成型机配备200W半导体抽运Nd:YAG激光器,激光功率为103W～117W,内部扫描速度为0.25m/s～0.41m/s,边框扫描速度为0.15m/s,铺粉厚度为0.2mm。所得试样用扫描电镜和光学显微镜进行了微观组织分析。试样层问结合为冶金结合,致密度达到90%以上,层内组织为细长枝晶,层问组织为细小等轴晶。结果表明,通过设定合适的工艺参量,选区激光熔化技术可以直接成型金属零件。     

选区激光熔化成形Al-Si合金及其裂纹形成机制研究

为了得到性能良好的Al-Si合金零件,对选区激光熔化成形Al-Si合金的成形特性以及成形试样中裂纹进行了研究,得到了成形样致密度和工艺参量的关系以及裂纹的形成机制。在合适的工艺区间内,随着激光能量密度的增大,致密度先上升后下降;大部分试样底部存在沿熔覆层扩展的冷裂纹;其形成机制是Al-Si合金粉末成形过程中,生成大量共晶Si相,使材料的抗裂性能不足以抵抗成形过程中的高温度梯度导致的残余应力所致。结果表明,通过调整成形工艺参量,可以得到无裂纹的性能良好的成型零件。     

不锈钢薄壁零件选区激光熔化制造及影响因素研究

为了实现薄壁零件的快速制造,在快速成型设备Dimetal-280上进行了选区激光熔化(SLM)成型工艺实验研究,分析了SLM中不同激光功率、扫描速度、铺粉装置、离焦量和层厚对成型效果的影响,在实验中获得了优化的工艺参数,并成型了变截面的薄壁零件,零件致密度达96.95%。在扫描电镜下观察了零件的表面及侧面,结果表明其层与层之间熔合良好;分析表明成型设备成型零件壁厚的绝对误差极限值在20μm左右;薄壁零件顶部壁宽为101.3μm,底部壁宽为142.0μm,与设计值相差分别为21.3μm和22.0μm,与极限值相吻合;拉伸测试表明,抗拉强度范围为465~625 MPa,屈服强度范围为390~515 MPa,延伸率范围为23%~48%。     

选区激光熔化316L不锈钢粉末形貌分析

表面粗糙度是衡量选区激光熔化成型质量的关键指标之一。实验使用316L不锈钢粉末进行多层实体成型时,发现各层并不能维持首层平滑的形貌,而是逐渐累积变差。针对此问题,设计了逐层缩进的多层实体成型实验,并结合单道、多道搭接扫描实验,从SLM成型的机理上分析了多层成型形貌恶化的原因。在此基础上,提出了一种新的扫描策略,即大间距且相邻层间扫描线错开的扫描方式,试验获得了成型表面形貌良好的实体方块,表面粗糙度Ra在8μm以下。     

预热对选区激光熔化316L不锈钢力学性能的影响

为了提升激光增材制造316L不锈钢的综合性能,比较了室温、预热100℃和200℃三种条件下选区激光熔化(SLM) 316L不锈钢试样的组织、拉伸性能、冲击韧性和疲劳性能。结果表明：SLM制备的316L具有显著的各向异性。沿水平面方向和沿垂直方向取样时,试样室温冲击功分别约为轧制板材的47%和44%;室温制备SLM试样承受垂直方向载荷时的抗拉强度约为其承受水平方向载荷时的抗拉强度的81.6%。预热对致密度和冲击韧性的影响很小;预热使显微硬度和抗拉强度略微降低、延伸率略微提高,但总体上变化不显著。在所设置的试验条件下,预热对试样承受垂直方向载荷时的疲劳寿命的影响很小,但使试样承受水平方向载荷时的疲劳寿命得到明显提高。分析认为,预热后试样在疲劳试验中需要经历更多循环载荷加载次数才能达到临界裂纹尺寸。     

光纤激光器及其在选区激光熔化快速原型制造中的应用

选区激光熔化（SLM）是一种直接由金属粉末或陶瓷材料成型产品的快速原型制造工艺,它从CAD原型出发建构几乎100％致密、具有良好机械性能的原型。这就需要其核心部件激光器具有光束模式好、光斑细、响应速度快的特点,而光纤激光器比起传统采用的YAG激光器可以更好地满足这些要求,从而为光纤激光器在SLM中的应用提供了无限的发展空间。目前,采用固体光纤激光器的SLM设备已经能用低熔点合金、锌、青铜、不锈钢和工具钢生产零件或模具嵌件。     

基于激光重熔优化工艺的激光选区熔化316L/IN718异质异构研究

贝壳珍珠层高强高韧的优异力学性能主要归因于其独特的异质异构特征。贝壳珍珠层仿生制品具有异质和结构复杂的特点,传统的制造方法无法制备。激光选区熔化(SLM)增材制造技术以其独特的成形特点,成为复杂结构和特定性能制品的成形技术。SLM成形的异质异构界面的结合质量是影响其力学性能的关键因素之一,因此本文针对激光重熔优化工艺对SLM成形316L/IN718异质异构件微观形貌和力学性能的影响进行研究,并对316L单一母材重熔前后的表面质量进行了对比。结果表明:316L重熔优化后的上表面粗糙度从7.1μm降低到2.7μm,降低了62%;316L/IN718界面平整的微观形貌以及良好的元素扩散证明了激光重熔对改善316L/IN718异质异构界面结合质量的作用,同时,316L/IN718异质异构成形件的抗拉强度从优化前的(104.77±45.26)MPa提升至优化后的(507.33±58.3)MPa也验证了该优化工艺的可行性;断口形貌观察结果显示,未重熔与重熔的同层316L/IN718试样均以脆性断裂为主,但是重熔试样在IN718区域至316L区域发生了准解理断裂向韧性断裂的转变。     

选区激光熔化过程热应力试验研究

对316L不锈钢材料选区激光熔化热应力进行研究,搭建实时应力监测平台,探究热应力变化规律、温度与热应力的相关性、SLM成形单层多道和单道多层扫描热应力变化规律,并进一步研究在不同工艺参数下热应力的变化。结果表明,选区激光熔化过程中,热应力的变化有4个阶段——受压、受拉、拉压抵消、拉压平衡,且最终残余应力为拉应力;热应力的变化幅度与扫描速度呈负相关,与激光功率呈正相关,但过小的扫描速度会造成熔覆过程中出现重熔的现象,使残余应力得到释放。     

激光选区熔化熔池光强监测系统设计

熔池光强监测是激光选区熔化（SLM）过程监测的重要方法之一。针对SLM成形过程,建立了一套熔池光强监测软硬件系统,通过近红外滤光技术和光电二极管检测电路,获得成形过程中的熔池光强数据。针对时域信号不能可视化激光作用不同成形位置时的熔池光强变化,提出了采用映射算法对熔池光强数据进行建模。对变功率下熔池光强进行数据分析与建模,激光功率120 W熔池温度均值为1 404℃时,二极管信号均值为0.31 V,标准差为0.04 V,熔池较稳定;功率增加到220 W熔池温度为1 727℃时,二极管信号均值增加为0.81 V,标准差增加为0.22 V,熔池稳定性变差。表明该熔池光强监测系统可以获得工艺参数对熔池热辐射行为的影响规律,用于支持SLM成形工艺的研发与优化。