微细选区激光熔化制备Inconel 718合金微观组织和可加工性研究

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作者 李光先 韦国阳 +3 位作者 周柱坤 范雪 解东旋 高振桓 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期54-67,共14页

微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性... 微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性能与加工性能方面的差异。基于成形材料的致密度与孔隙率,对μSLM工艺参数进行优化。通过SEM、EBSD和信号分析等测试与表征手段,对比分析最优μSLM工艺成形材料与cSLM材料微6观结构差异及机械/切削性能差异。μSLM材料较cSLM材料具有更高的冷却速率(2.1×10 K/s),使得其成形试样的晶粒较小,最终拥有更高的抗拉强度(1009MPa,提升2.4%)和更差的可加工性。cSLM材料受限于大光斑和粗粉末,其成形表面质量较差,内部缺陷较多,且在铣削过程中振动较为明显。本研究提供了Inconel718μSLM制造的合理工艺窗口,建立了成形工艺—微观结构—机械/切削性能之间的联系,对μSLM工艺的优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 INCONEL718 微细选区激光熔化(μslm) 可加工性 显微组织 力学性能

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基于修正固有应变法的选区激光熔化成型316L钢块体残余应力预测 被引量：1

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作者 张博 耿鲁阳 +2 位作者 彭亚伟 王小威 巩建鸣 《南京工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期56-65,共10页

选区激光熔化(SLM)制造过程中极高的温度梯度及快速熔化凝固现象会在部件中产生复杂的残余应力分布,进而导致部件的变形、开裂,以及使用中的提前失效。因此,对SLM成型零件的残余应力预测至关重要。将修正固有应变(MIS)法用于SLM成型316... 选区激光熔化(SLM)制造过程中极高的温度梯度及快速熔化凝固现象会在部件中产生复杂的残余应力分布,进而导致部件的变形、开裂,以及使用中的提前失效。因此,对SLM成型零件的残余应力预测至关重要。将修正固有应变(MIS)法用于SLM成型316L钢块体的残余应力预测。首先,采用热-力顺序耦合方法建立SLM成型的详细模型,从计算结果中提取固有应变并验证其准确性;随后,基于修正固有应变法建立10 mm×10 mm×10 mm的316L钢块体模型,模型由20个元层构成,每个元层中包含数个真实物理层;最后,通过逐层激活元层,并加载固有应变来模拟选区激光熔化成型过程,得到块体的应力-应变分布。以相同的工艺参数实际打印同尺寸的316L钢块体,使用X线衍射(XRD)法对块体的残余应力进行测量。结果表明:与XRD测量数据对比,修正固有应变法能够在较短时间内有效预测SLM成型316L钢块体的残余应力。 展开更多

关键词 316L钢 选区激光熔化(slm) 固有应变 残余应力 元层

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基于机器学习的选区激光熔化过程熔池类别预测

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作者 段现银 彭可为 +2 位作者 朱锟鹏 王齐胜 彭宽宝 《航空制造技术》 北大核心 2025年第10期58-67,共10页

选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为最实用的金属激光增材制造技术之一,凭借在复杂薄壁件快速成形中的显著优势,在航空、航天和能源等领域中得到广泛应用。然而,成形过程中的一致性问题限制了构件质量的进一步提升,该问题... 选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为最实用的金属激光增材制造技术之一,凭借在复杂薄壁件快速成形中的显著优势,在航空、航天和能源等领域中得到广泛应用。然而,成形过程中的一致性问题限制了构件质量的进一步提升,该问题与熔池尺寸和形状的不断变化导致的缺陷密切相关。为更有效地监控熔池动态变化,本文提出了一种基于高维熔池运动特征提取和长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)模型的熔池熔化状态类别预测方法。首先,利用U-net模型从熔池图像中提取熔池形貌特征,计算熔池质心到边界的距离,并沿轮廓展开为高维矢量,以此来表征熔池运动特征。然后,应用k-means聚类算法对不同工艺参数下的熔池运动特征进行聚类分析,构建出4种熔池熔化状态类别,并通过LSTM模型开展了熔化状态类别的时间序列预测。最后,以典型航空用高温合金材料Inconel625的SLM过程为例,进行熔池状态类别预测验证。结果显示,预测准确率达到85.92%,本文为SLM过程的实时监控和质量控制提供了新的方法和思路。 展开更多

关键词 Inconel625 选区激光熔化(slm) 熔池运动特征 K-MEANS聚类算法 时间序列预测

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热处理对选区激光熔化GH4061合金组织和性能的影响 被引量：1

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作者 张尚洲 李子福 +3 位作者 王瑞 孙广宝 刘国浩 于鸿垚 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第17期14-19,共6页

采用激光选区熔化成形技术制备了GH4061合金,研究了不同热处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,沉积态合金的柱状晶穿过多个熔池外延生长,晶内由胞状亚晶结构组成。随着固溶温度的升高,晶粒取向逐渐偏向(101)和(111),晶粒长大;La... 采用激光选区熔化成形技术制备了GH4061合金,研究了不同热处理工艺对合金组织和性能的影响。结果表明,沉积态合金的柱状晶穿过多个熔池外延生长,晶内由胞状亚晶结构组成。随着固溶温度的升高,晶粒取向逐渐偏向(101)和(111),晶粒长大;Laves相由长链状转变为颗粒状,1060℃固溶温度时基本溶解;δ相在晶界析出,由粗大块状转变为盘状,然后再转变为短棒状,1100℃热处理时无δ相析出;980℃、1020℃、1060℃、1100℃固溶温度时γ′和γ″相平均尺寸分别为23.53 nm、24.43 nm、25.34 nm和25.66 nm。热处理后合金的室温和650℃力学性能显著提高,其中980℃固溶时效热处理试样的室温和650℃抗拉强度分别达到1342 MPa和1120 MPa,随着固溶温度的升高,1020℃、1060℃、1100℃固溶温度时试样室温抗拉强度分别下降约6.4%、8.3%和10%,650℃抗拉强度分别下降约7.9%、8.8%和11%,塑性有所提高。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) GH4061合金 热处理 微观组织 拉伸性能

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热处理对选区激光熔化制备的点阵结构性能影响研究

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作者 聂云飞 唐倩 +6 位作者 李坤 王浩宇 吴海斌 王彬生 秦昌亮 杨震 石佳 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期45-54,共10页

选区激光熔化(SLM)技术因其独特的成形原理成为制备复杂点阵结构的理想工艺。以钛合金骨架和片状结构为研究对象,通过数值仿真和试验相结合的方法,分析了热处理工艺对结构微观组织、力学性能、断裂机制及吸能特性的影响规律。结果表明,... 选区激光熔化(SLM)技术因其独特的成形原理成为制备复杂点阵结构的理想工艺。以钛合金骨架和片状结构为研究对象,通过数值仿真和试验相结合的方法,分析了热处理工艺对结构微观组织、力学性能、断裂机制及吸能特性的影响规律。结果表明,固溶时效热处理后钛合金中α+β相均匀分布,固溶温度的增加会使片状α'相马氏体逐渐减少而β相增多;不同热处理状态下片状结构压缩强度为骨架结构的1.81~2.17倍,平台应力为后者的3.1倍,但两者弹性模量相当,同时热处理工艺对骨架结构力学性能影响较小而对片状结构影响较大;两类结构都表现出了45°结对角剪切断裂和断裂带传递的现象;骨架结构能量吸收效率远大于片状结构,但累积能量吸收量较低,热处理工艺没有提高被测结构的吸能性能。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) 点阵结构 热处理 力学性能 断裂机制 吸能性能

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选区激光熔化24CrNiMo高强钢介观尺度数值模拟与实验验证

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作者 郑少和 李仁花 +4 位作者 魏明炜 陈玉华 王善林 张世一 涂文斌 《精密成形工程》 北大核心 2024年第8期173-181,共9页

目的建立选区激光熔化(SLM)增材制造24CrNiMo高强钢三维粉床模型,通过介观尺度数值模拟探究工艺参数与熔池冶金缺陷形成和演化的内在关联,结合熔道成形试验验证模拟方法的可靠性。方法采用离散元法与有限体积法构建介观尺度模型模拟激... 目的建立选区激光熔化(SLM)增材制造24CrNiMo高强钢三维粉床模型,通过介观尺度数值模拟探究工艺参数与熔池冶金缺陷形成和演化的内在关联,结合熔道成形试验验证模拟方法的可靠性。方法采用离散元法与有限体积法构建介观尺度模型模拟激光与粉末的交互作用,通过提取模拟试样特定位置的熔道形貌、熔池尺寸、传热机制等熔池行为的基本特征,将熔池表面形貌和内部缺陷等模拟结果与SLM实验结果进行对比分析。结果保持激光扫描速度、搭接宽度、粉末层厚和扫描角度等工艺参数不变,随着激光功率从430 W增加到520 W,试样的成形质量呈现先上升后下降的趋势。当激光功率较低时,粉末未充分熔化,表面球化效应严重,内部以未熔合缺陷为主。当激光能量过高时,熔池传热传质剧烈,表面粉末飞溅严重,内部易产生匙孔缺陷。当激光功率为490 W时,可获得表面成形质量高、内部缺陷少的高强钢试样。结论数值模拟结果与SLM试验现象保持一致,建立的介观尺度数值模拟方法可为SLM成形高强钢工艺参数优化和成形质量调控提供理论指导。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) 24CrNiMo合金钢 数值模拟 介观尺度 内部缺陷

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热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织的影响 被引量：6

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作者 王继浩 刘凯歌 +2 位作者 张雪峰 谢印开 李怀学 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期55-61,共7页

为揭示GH3230高温合金的激光选区熔化增材成形性,研究了热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织及拉伸性能的影响。结果表明,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态存在凝固微裂纹,该裂纹在XOY截面呈现龟裂特征,... 为揭示GH3230高温合金的激光选区熔化增材成形性,研究了热等静压对激光选区熔化增材制造GH3230高温合金微裂纹与组织及拉伸性能的影响。结果表明,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态存在凝固微裂纹,该裂纹在XOY截面呈现龟裂特征,在ZOY截面呈现线状;热等静压之后,激光选区熔化增材制造GH3230高温合金的一部分微裂纹可以消除,另一部分较长的微裂纹难以消除。激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态组织基本为片状固溶体组织,在晶界附近存在少量析出碳化物;热等静压之后,在晶界附近析出大量的MoWCr碳化物,而晶内析出MoWCr碳化物数量多且尺寸较小。凝固微裂纹导致激光选区熔化增材制造GH3230高温合金沉积态XY方向抗拉强度及延伸率降低,而热等静压能减小大尺寸微裂纹,消除小尺寸微裂纹及气孔,可大幅提高XY方向的抗拉强度和延伸率。 展开更多

关键词 增材制造(AM) 激光选区熔化(slm) GH3230高温合金 微裂纹 热等静压(HIP)

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激光选区熔化成形Al–Mg–Sc–Zr合金孔隙缺陷对疲劳寿命的影响

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作者 陈琨 冯振宇 +2 位作者 马佳威 张宏宇 陈向明 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第22期102-109,共8页

为研究激光增材制造铝合金孔隙缺陷特征及孔隙缺陷对疲劳性能的影响,基于激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术成形了Al–Mg–Sc–Zr合金疲劳试样,利用X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-CT)对疲劳试样内部孔... 为研究激光增材制造铝合金孔隙缺陷特征及孔隙缺陷对疲劳性能的影响,基于激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术成形了Al–Mg–Sc–Zr合金疲劳试样,利用X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-CT)对疲劳试样内部孔隙缺陷的三维特征进行表征,对孔隙缺陷的数量、尺寸和形貌特征进行统计分析,利用疲劳试验测试了合金的疲劳性能,并对疲劳断口形貌进行观察。研究结果表明,孔隙缺陷主要为气孔和未熔合,其中未熔合缺陷的尺寸大、形状不规则,且多为扁平的层间未熔合缺陷。疲劳试样的孔隙率分布在0.004%~0.102%,大尺寸孔隙缺陷(等效直径>100μm)占全部孔隙缺陷的0.58%,孔隙缺陷的最大等效直径为188μm。孔隙缺陷的球形度集中在0.2~0.6,大尺寸孔隙缺陷的球形度均小于0.4。疲劳断口显示疲劳裂纹源均萌生于表面的未熔合缺陷处,且裂纹源缺陷的特征尺寸越大,试样的疲劳寿命越低。 展开更多

关键词 激光选区熔化(slm) X射线计算机断层扫描(X-CT) 孔隙缺陷 疲劳性能 断口形貌

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不同热处理工艺对选区激光熔化TC4动载性能及各向异性的影响

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作者 窦振 张安峰 +3 位作者 王豫跃 黄胜 吴梦杰 王普强 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期100-108,共9页

选区激光熔化成形的TC4合金断裂韧性较差,低周疲劳性能较低,各向异性明显。采用循环退火(700~950℃)和固溶时效相结合的方法对TC4成形件进行热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、低周疲劳试验机等手段研究热处理对SLM TC4成形件显... 选区激光熔化成形的TC4合金断裂韧性较差,低周疲劳性能较低,各向异性明显。采用循环退火(700~950℃)和固溶时效相结合的方法对TC4成形件进行热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、低周疲劳试验机等手段研究热处理对SLM TC4成形件显微组织和力学性能的影响。研究表明,SLM TC4微观组织由马氏体α′和马氏体α″组成,断裂韧性值为36.4 MPa·m0.5,断裂韧性各向异性达25.7%;热处理后部分板条α相分解,产生等轴α相和二次α相;经过700~950℃循环5次后固溶+550℃时效后SLM TC4的断裂韧性值为96.0 MPa·m0.5,断裂韧性的各向异性为1.4%。通过比较热处理样件和锻件低周疲劳性能得出结论,当应变幅≥0.9%时,热处理件低周疲劳性能高于锻件;当应变幅≤1%时,920℃循环退火+550℃固溶时效的低周疲劳性能高于920℃循环退火。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) TC4合金 热处理 断裂韧性 低周疲劳性能 各向异性

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激光选区熔化ZrC增强铌合金的组织与性能研究

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作者 李东来 秦孟 +5 位作者 董鹏 武致军 周庆军 杜尚哲 冯凯 李铸国 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第15期74-80,共7页

铌合金在超高温环境具有优异的强度和轻量化优势,但传统加工工艺难以实现对其复杂构件的制备。本研究采用激光选区熔化技术制备了组织致密的Nb52和Nb52–0.1ZrC两种铌合金,通过引入碳化物的方法提高了铌合金的力学性能。研究表明,ZrC的... 铌合金在超高温环境具有优异的强度和轻量化优势,但传统加工工艺难以实现对其复杂构件的制备。本研究采用激光选区熔化技术制备了组织致密的Nb52和Nb52–0.1ZrC两种铌合金,通过引入碳化物的方法提高了铌合金的力学性能。研究表明,ZrC的引入显著提高了铌合金的强度,其打印态屈服强度、抗拉强度和塑性应变分别达745.91 MPa、795.45 MPa和1.8%,室温断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂混合断裂模式。本研究扩宽了铌合金的成形工艺,为改善铌合金性能和开发低成本的铌合金体系提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 铌合金 激光选区熔化(slm) 原位合金化 显微组织 力学性能

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低共熔溶剂中乙醇添加对激光选区熔化GH4169合金电化学抛光行为的影响 被引量：1

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作者 王超群 吴松全 +2 位作者 杨义 王皞 黄爱军 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期71-78,共8页

激光选区熔化GH4169合金的高表面粗糙度是其应用过程中需要解决的一大难题,为了替代传统电化学抛光(电抛)使用的酸基电解液,本研究采用绿色安全的氯化胆碱-乙二醇体系作为低共熔溶剂(DES)对激光选区熔化GH4169合金进行电抛的研究。以电... 激光选区熔化GH4169合金的高表面粗糙度是其应用过程中需要解决的一大难题,为了替代传统电化学抛光(电抛)使用的酸基电解液,本研究采用绿色安全的氯化胆碱-乙二醇体系作为低共熔溶剂(DES)对激光选区熔化GH4169合金进行电抛的研究。以电抛前后试样的表面形貌、粗糙度、光泽度、润湿角和电化学工作站测试的结果为指标,探索在氯化胆碱-乙二醇中加入不同摩尔比例的乙醇对试样表面电抛效果的影响。结果表明,电抛后的试样表面质量得到了显著的改善。其中,在氯化胆碱∶乙二醇∶乙醇摩尔比1∶1.9∶0.1,电抛参数为温度60℃、时间30 min、电压3 V、磁子转速240 r/min和电极间距13 mm时,试样表面被整平抛亮,抛光效果最好,粗糙度Ra达到(0.403±0.010)μm,光泽度达到(357.9±2.2)GU,润湿角以及电化学行为也验证了电抛后的试样表面更有利于耐蚀性。同时,探讨了合金在氯化胆碱-乙二醇体系中的电抛机理。 展开更多

关键词 高温合金 激光选区熔化(slm) 电化学抛光 表面粗糙度 表面光泽度

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热等静压工艺对选区激光熔化成形 HastelloyX合金持久性能的影响 被引量：11

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作者 许鹤君 李勇 +1 位作者 祁海 巴发海 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期53-57,63,共6页

在4组工艺参数(1 100℃/100MPa/1h,1 175℃/160MPa/1h,1 175℃/160MPa/2h,1 175℃/100MPa/2h)下对选区激光熔化(SLM)成形Hastelloy X合金试样进行热等静压(HIP)处理,并在815℃、105MPa条件下进行了持久试验,研究了HIP工艺对试样显微组... 在4组工艺参数(1 100℃/100MPa/1h,1 175℃/160MPa/1h,1 175℃/160MPa/2h,1 175℃/100MPa/2h)下对选区激光熔化(SLM)成形Hastelloy X合金试样进行热等静压(HIP)处理,并在815℃、105MPa条件下进行了持久试验,研究了HIP工艺对试样显微组织和持久性能的影响。结果表明:HIP处理前试样的显微组织由细小柱状晶和树枝晶组成,经HIP处理后,晶粒长大,晶界上析出碳化物;在1 175℃下HIP处理后,试样的断后伸长率和断面收缩率均显著高于HIP处理前和在1 100℃下HIP处理后的,且显微组织和持久性能的各向异性减小;较长的HIP时间或较低的HIP压力会缩短试样的断裂时间,降低其断后伸长率和断面收缩率;当HIP工艺参数为1 175℃/160MPa/1h时,试样的持久性能相对较好,裂纹的消除效果也较好。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) 热等静压(HIP) HASTELLOY X合金 持久性能

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基于激光选区熔化的点阵结构设计、性能及应用研究进展 被引量：5

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作者 张冬云 刘智远 +3 位作者 胡松涛 卫垚宇 黄浩 梁锐 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第10期34-49,共16页

激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)作为第三次工业革命的引擎技术,突破了传统加工技术的制造极限,为航空航天、医疗、汽车等领域高性能部件的结构设计和制造提供了可能。点阵结构因具有高比强度、高比刚度、低热膨胀系数... 激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)作为第三次工业革命的引擎技术,突破了传统加工技术的制造极限,为航空航天、医疗、汽车等领域高性能部件的结构设计和制造提供了可能。点阵结构因具有高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和高比表面积等特性,已被广泛应用于各类学科领域。依托SLM技术,结合材料–结构–性能一体化的创新型制造模式,现阶段点阵结构已经成为多学科领域所提出的轻量化、高性能及多功能的设计及制造的有效解决方案。本文详细介绍了SLM技术制造点阵结构的种类、工艺协同性及设计优化方法;对点阵结构的力学性能和能量吸收能力进行了分析;阐述了几类典型功能点阵结构在航空航天、医疗及汽车等领域的应用,并就点阵结构在工程应用领域的未来发展做出了展望。 展开更多

关键词 激光选区熔化(slm) 金属材料 点阵结构 力学性能 能量吸收

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选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状及航空航天应用 被引量：12

14

作者 周岩 张冬云 +1 位作者 王卫东 李泠杉 《航空制造技术》 2018年第10期68-73,共6页

综合评述了选区激光熔化(SLM)成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料国内外研究现状,分析了选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料的技术难点,介绍了碳化硅颗粒增强铝基复合材料在航空航天领域应用案例及选区激光熔化技术优势,最后对选... 综合评述了选区激光熔化(SLM)成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料国内外研究现状,分析了选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料的技术难点,介绍了碳化硅颗粒增强铝基复合材料在航空航天领域应用案例及选区激光熔化技术优势,最后对选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究进行了展望。 展开更多

关键词 选区激光熔化(slm) 碳化硅颗粒 铝基复合材料 航空航天

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激光选区熔化成形镍钛基五模超材料力学响应研究 被引量：1

15

作者 张磊 魏帅帅 +4 位作者 宋波 李敬洋 张建超 祁俊峰 史玉升 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第14期92-100,109,共10页

五模超材料(Pentamode metamaterials,PMs)具有解耦的相对密度和力学性能,在特种声学装备和生物植入物领域具有潜在应用价值。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术具有成形复杂精细晶格超材料的能力,可实现定制刚度、单元尺... 五模超材料(Pentamode metamaterials,PMs)具有解耦的相对密度和力学性能,在特种声学装备和生物植入物领域具有潜在应用价值。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术具有成形复杂精细晶格超材料的能力,可实现定制刚度、单元尺寸和孔隙率。通过五模超材料结构优化设计,利用激光选区熔化成形镍钛形状记忆合金,实现了不同形态的五模超材料结构成形,并开展模拟和性能测试表征研究。微观形貌的观测结果显示,SLM成形的镍钛基五模超材料具有较好的制造保真度。有限元仿真预测结果发现应力集中于杆与杆的连接处。压缩力学试验结果显示,镍钛基五模超材料的强度随着相对密度的增大而增大。通过建立相对密度和相对模量与强度的数学模型,提出了不同相对密度五模超材料的力学性能预测方法。 展开更多

关键词 五模超材料(PMs) 激光选区熔化(slm) 形状记忆合金 力学性能 有限元仿真

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激光选区熔化增材制造低压降过滤器:设计、制造与仿真分析 被引量：1

16

作者 王迪 冯永伟 +5 位作者 叶光照 杨永强 李阳 NEIL Burns 王家淳 韩昌骏 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第14期49-57,共9页

分析了激光选区熔化(SLM)技术对制造低阻力、低能耗、高过滤性能过滤器的优势。探索了基于SLM工艺梯度多孔结构过滤器的设计方法,并以此设计规则设计了cross、star和vintiles 3种不同单元体下不同孔隙率(60%、70%、80%和90%)的过滤器。... 分析了激光选区熔化(SLM)技术对制造低阻力、低能耗、高过滤性能过滤器的优势。探索了基于SLM工艺梯度多孔结构过滤器的设计方法,并以此设计规则设计了cross、star和vintiles 3种不同单元体下不同孔隙率(60%、70%、80%和90%)的过滤器。通过XFlow软件对过滤器进行压降–流量模拟仿真分析,同时分析了SLM制造过滤器的成形效果,最后进行压降测试并讨论流体经过不同结构过滤器的压降变化。结果表明,梯度多孔结构设计方法可以通过调节每层的节点数量实现过滤器孔隙大小在径向方向上梯度程度的变化。CFD模拟仿真和压降测试得出cross结构和star结构具有类似的压降表现,压降最低的为vintiles结构。经过喷砂处理后,过滤器压降的实测值与仿真值误差范围为10%~20%,表明CFD仿真技术对过滤器压降情况的预估效果很好,可为过滤器创新结构设计提供优化的方向。 展开更多

关键词 增材制造 激光选区熔化(slm) 过滤器 结构设计 CFD仿真

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激光选区熔化Ti6Al4V在介观尺度下的热力学行为与缺陷:数值模拟与实验验证 被引量：13

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作者 赵金猛 卢林 +5 位作者 王静荣 张亮 吴文恒 朱冬 郭帅东 肖从越 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期410-416,共7页

本工作基于介观尺度激光选区熔化三维Ti6Al4V粉末床模型,研究了激光选区熔化工艺参数对成形件内部冶金缺陷的影响,结果表明:当激光功率从100 W提高到350 W时,熔池的宽度从62.6μm提高到116.2μm,深度从24.9μm提高到32.4μm。当激光能... 本工作基于介观尺度激光选区熔化三维Ti6Al4V粉末床模型,研究了激光选区熔化工艺参数对成形件内部冶金缺陷的影响,结果表明:当激光功率从100 W提高到350 W时,熔池的宽度从62.6μm提高到116.2μm,深度从24.9μm提高到32.4μm。当激光能量不足以穿透粉末层时,熔池中存在未熔颗粒并产生球化现象。当激光功率过高时,金属粉末在充足的能量下发生蒸发,从而产生反冲压力提高了熔体的飞溅能力,导致熔池表面质量下降。根据模拟的工艺制备了成形件并进行了实验,结果中孔隙率与熔池宽度的实验结果与模拟结果相符,表明本工作基于介观尺度的粉末床非连续界面模型可以用于指导工艺参数的选取以及激光选区熔化内部冶金缺陷的控制。 展开更多

关键词 激光选区熔化(slm) TI6AL4V 介观尺度 数值模拟 工艺参数 冶金缺陷

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激光选区熔化增材制造三维双V蜂窝机械超材料及其压缩力学响应 被引量：5

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作者 韩昌骏 王再驰 +3 位作者 黄俊斐 宋长辉 王迪 杨永强 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第23期63-71,共9页

机械超材料(Mechanical metamaterials,MMMs)具有轻量化、高强度、高能量吸收等特点,已经成为航空航天、能源汽车、制造业、军事等领域的研究热点。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术可以成形复杂的微观结构,具有... 机械超材料(Mechanical metamaterials,MMMs)具有轻量化、高强度、高能量吸收等特点,已经成为航空航天、能源汽车、制造业、军事等领域的研究热点。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术可以成形复杂的微观结构,具有较高的精度和分辨率,适用于复杂金属机械超材料成形。提出了一种基于双V单元拓扑的3D机械超材料设计方案,采用SLM技术成形了不同构型的三维双V蜂窝机械超材料,通过理论计算、仿真模拟和试验结合探究了各项结构参数对三维双V蜂窝机械超材料压缩力学响应的影响,实现了可调节的负泊松比机械特性。 展开更多

关键词 机械超材料(MMMs) 负泊松比 蜂窝 激光选区熔化(slm) 有限元分析

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激光选区熔化/热等静压复合成形Inconel 718组织与性能研究 被引量：7

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作者 滕庆 孙闪闪 +2 位作者 薛鹏举 史玉升 魏青松 《航空制造技术》 2020年第13期53-60,共8页

热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)技术能整体成形高性能复杂零件,但该技术存在复杂零件包套制作难、异质包套与粉末制件的界面扩散会降低性能等问题,为此展开了激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)/HIP复合成形工艺研究... 热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)技术能整体成形高性能复杂零件,但该技术存在复杂零件包套制作难、异质包套与粉末制件的界面扩散会降低性能等问题,为此展开了激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)/HIP复合成形工艺研究。利用XRD、SEM、EBSD和拉伸试验表征了复合成形工艺基体/界面显微组织和拉伸性能。结果表明,利用SLM直接成形Inconel 718合金基体中存在明显孔洞和微观裂纹,致密度为98.3%。合金粉末经HIP成形后,基体不存在明显的孔洞和裂纹,但存在明显的原始粉末颗粒边界(Prior particle boundary, PPB)。复合工艺条件下,SLM成形的Inconel 718端基体孔洞和裂纹减少,X–Y表面熔化道特征消失,各向异性程度降低。同时,合金粉末与SLM成形Inconel 718之间不存在明显的扩散层,界面由细小晶粒组成,厚度约为16.7μm。界面的高温强度为626MPa,拉伸断口表面平直,样品沿着SLM态和HIP态结合界面处断裂。经固溶+时效热处理后,界面结合强度提高到了990MPa,断口分布在SLM成形件一侧。通过分析组织和性能变化规律,验证了利用复合成形工艺制备复杂零件的可行性。 展开更多

关键词 激光选区熔化(slm) 热等静压(HIP) Inconel 718合金 界面 显微组织

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激光选区熔化成形技术在航空航天发动机制造领域的研究与应用现状 被引量：17

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作者 张海洲 白洁 +1 位作者 马瑞 王栋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-16,共16页

本文重点介绍了激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形钛合金、镍基高温合金、铜合金等材料体系的研究进展,以及SLM装备与工艺新技术;同时综述了国内外SLM技术在航空航天发动机领域的典型应用;最后在分析现有相关研究和应用的... 本文重点介绍了激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形钛合金、镍基高温合金、铜合金等材料体系的研究进展,以及SLM装备与工艺新技术;同时综述了国内外SLM技术在航空航天发动机领域的典型应用;最后在分析现有相关研究和应用的基础上,讨论了SLM技术面临的挑战和未来重点研究方向。 展开更多

关键词 激光选区熔化(slm) 发动机 钛合金 镍基高温合金 铜合金 综述

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