小熔池激光沉积制造薄壁件沉积宽度的模型预测及试验研究

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作者 钦兰云 林鹏翔 +2 位作者 杨光 王雨时 周思雨 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期32-37,共6页

将激光沉积制造的热物理过程与薄壁件的几何特性相结合,基于层间沉积过程中的能量守恒关系建立了可以适配于小熔池激光沉积制造薄壁件沉积宽度的预测模型。该模型详细阐述了沉积宽度与激光功率、扫描速度与送粉速率之间的关系。利用Ti–... 将激光沉积制造的热物理过程与薄壁件的几何特性相结合,基于层间沉积过程中的能量守恒关系建立了可以适配于小熔池激光沉积制造薄壁件沉积宽度的预测模型。该模型详细阐述了沉积宽度与激光功率、扫描速度与送粉速率之间的关系。利用Ti–6Al–4V(TC4)粉末沉积制备了多组样品来进行预测模型的验证,结果表明,该模型可以准确地预测不同工艺参数下薄壁件的沉积宽度,提高了试验参数匹配的准确性与效率,并为小熔池激光沉积制造工艺成形精度控制奠定了理论基础。 展开更多

关键词 小熔池激光沉积制造 薄壁件 沉积宽度 模型预测 TC4

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激光沉积制造零件表面粗糙度预测及控制方法研究

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作者 杨光 李昕彤 +2 位作者 王雨时 任宇航 王向明 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第14期14-23,共10页

针对激光沉积制造(LDM)成形零件表面粗糙度高、成形质量差,以及打印后必须进行机加工等后处理的问题,自主搭建成形平台,使用“小光斑、小层厚、小粉末粒径”的工艺方法打印具有不同倾斜角度的薄壁零件,并考虑熔道搭接、层间抬升量及成... 针对激光沉积制造(LDM)成形零件表面粗糙度高、成形质量差,以及打印后必须进行机加工等后处理的问题,自主搭建成形平台,使用“小光斑、小层厚、小粉末粒径”的工艺方法打印具有不同倾斜角度的薄壁零件,并考虑熔道搭接、层间抬升量及成形角度的影响,基于增材制造分层切片原理,给出了不同几何特征下典型薄壁零件的理论表面粗糙度预测模型,通过实际打印薄壁零件对其进行三维共聚焦观测表面形貌和粗糙度,测量验证了所提出的表面粗糙度预测模型的正确性,并在此基础上提出了激光沉积制造零件表面粗糙度的控制策略。 展开更多

关键词 激光沉积制造(LDM) TI-6AL-4V 薄壁件 表面粗糙度 预测模型

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激光沉积制造Ti65合金在热处理条件下的组织与力学性能演化

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作者 李长富 葛坤 +3 位作者 李晓丹 任宇航 李播博 杨光 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2943-2954,共12页

对激光沉积制造的Ti65合金样品分别进行退火和固溶+时效热处理,并分析样品的显微形貌、元素分布与拉伸强度之间的内在联系。激光沉积制造Ti65合金在沉积态、退火态和固溶+时效态时,均以α片层组织为主,片层长宽比随热处理最高温度的增... 对激光沉积制造的Ti65合金样品分别进行退火和固溶+时效热处理,并分析样品的显微形貌、元素分布与拉伸强度之间的内在联系。激光沉积制造Ti65合金在沉积态、退火态和固溶+时效态时,均以α片层组织为主,片层长宽比随热处理最高温度的增高而降低,固溶+时效态样品显微组织主要由α片层和β转变组织(β_(T))构成;其中的硅化物尺寸随热处理温度的增加而增加。(850℃,2 h,AC)退火处理后的样品具有最佳的室温和650℃拉伸性能。经固溶+时效热处理后,与退火态和沉积态样品相比,样品室温塑性最低,屈服强度和抗拉强度差最小,在650℃进行拉伸测试,样品表现出高塑性、低强度。硅化物中Zr、Nb、Ta、W等元素的富集,削弱了以上β稳定元素对α和β相的固溶强化作用,促进了更多硅化物的析出,致使合金具有相对较低的屈服强度和塑性,硅化物粗化富集后,对塑性破坏更加显著。 展开更多

关键词 Ti65钛合金 激光沉积制造 热处理 显微组织 力学性能

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基于图像分割的激光沉积制造变形测量方法

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作者 刘志伟 杨光 王伟 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第21期62-67,共6页

在激光沉积制造加工过程中,热累积和热循环等复杂的热力演化会导致基板与制件产生整体弯曲变形。为了避免过大的变形导致零件尺寸精度降低,对加工过程中产生的变形进行测量尤为重要。本文搭建了双目视觉变形测量系统,采用图像分割技术... 在激光沉积制造加工过程中,热累积和热循环等复杂的热力演化会导致基板与制件产生整体弯曲变形。为了避免过大的变形导致零件尺寸精度降低,对加工过程中产生的变形进行测量尤为重要。本文搭建了双目视觉变形测量系统,采用图像分割技术实现对目标区域的提取,从而过滤掉增材制造背景的干扰。研究图像分割与多种立体匹配算法的结合,并选用Census算法实现分割后图像的视差图求取。最后,采用奇异值分解法拟合基准平面,实现对变形值的获取。试验表明,搭建的测量系统可以实现层间变形量的测量,本文提出的方法在保证测量精度的同时提高了测量效率。 展开更多

关键词 激光沉积制造(LDM) 弯曲变形 双目视觉 图像分割 Census算法

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退火温度及保温时间对激光沉积制造TA15钛合金微观组织和显微硬度的影响 被引量：8

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作者 杨光 王文东 +3 位作者 钦兰云 任宇航 李长富 王维 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期81-86,共6页

以TA15钛合金球状粉末为原料,TA15钛合金锻件为基材,利用激光沉积制造技术成形TA15钛合金厚壁件。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及显微硬度仪等方法研究退火温度及保温时间对激光沉积TA15钛合金显微组织和显微硬度的影响... 以TA15钛合金球状粉末为原料,TA15钛合金锻件为基材,利用激光沉积制造技术成形TA15钛合金厚壁件。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及显微硬度仪等方法研究退火温度及保温时间对激光沉积TA15钛合金显微组织和显微硬度的影响。结果表明:退火温度相同时,随着退火温度的升高,保温时间越长,α相就越能充分生长。退火保温时间越长,α相宽度越大。退火温度及退火保温时间影响α相体积百分比含量,α相百分比含量随退火时间延长而增多。α相在不同保温时间下存在不同的生长方向。显微硬度值与α相体积百分比含量具有一定关系,α相体积百分比含量增多时,显微硬度值变大。 展开更多

关键词 激光沉积制造 TA15钛合金 保温时间 退火处理 显微硬度

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退火处理对激光沉积制造TC4钛合金组织及力学性能影响 被引量：8

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作者 钦兰云 何晓娣 +2 位作者 李明东 杨光 高博文 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期148-155,共8页

以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,... 以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,显微组织为网篮组织,经β单相区退火后,组织转变为魏氏组织;退火试样力学性能仍存在各向异性:Z向试样强度较低,塑性较好,而XY向试样强度高,塑性较差,退火温度对试样的各向异性具有明显影响;XY向试样拉伸性能存在较明显的分散性;α+β两相区退火处理后两个方向上均为韧性断裂,β单相区退火处理后试样强度与塑性大幅下降,且XY向试样为脆性断裂。 展开更多

关键词 激光沉积制造 TC4钛合金 退火温度 显微组织 力学性能

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加工参数对激光沉积制造钛合金Ti6Al4V表面完整性的影响 被引量：1

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作者 吴男 张棋 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期59-65,共7页

针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明:切削深度... 针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明:切削深度对切削力和表面粗糙度的影响较大;在每齿进给量为0.03 mm、切削速度为70 mm/min、切削深度为0.9 mm、切削宽度为0.5 mm时,切削力较小,表面粗糙度较低且亚表面损伤较小;沉积钛合金会出现未熔化粉末颗粒缺陷.工艺参数会对沉积钛合金的加工产生重要影响,且加工参数仍需要进一步优化. 展开更多

关键词 加工参数 激光沉积制造 钛合金 表面完整性 正交试验 铣削 表面粗糙度 亚表面损伤

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激光沉积制造SiC/ZL114A复合材料组织及力学性能研究

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作者 吕长生 王立权 伊俊振 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期615-621,共7页

为了提高铝基复合材料送粉式激光沉积制造成形工艺,本文开展了SiC/ZL114A铝基复合材料的激光沉积制备研究。采用光学显微镜、电子万能试验机对复合材料的组织及力学性能进行分析,研究了激光沉积工艺参数和SiC颗粒含量对显微组织及拉伸... 为了提高铝基复合材料送粉式激光沉积制造成形工艺,本文开展了SiC/ZL114A铝基复合材料的激光沉积制备研究。采用光学显微镜、电子万能试验机对复合材料的组织及力学性能进行分析,研究了激光沉积工艺参数和SiC颗粒含量对显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:复合材料的组织由ZL114A基体组织和SiC颗粒组成,随着激光功率密度的增加,沉积层中部的SiC含量增多,但表面的SiC含量减少。经多道多层沉积后,使SiC颗粒重新分布,SiC颗粒在沉积层中分布均匀;当SiC颗粒含量为10%时,材料的强度最高,随SiC颗粒含量的增加,SiC/ZL114A复合材料的强度和塑性持续下降。本文可促进铝基复合材料在航空航天等复杂领域的应用。 展开更多

关键词 激光沉积制造 铝基复合材料 ZL114A合金 SIC颗粒 激光功率 扫描速度 显微组织 拉伸性能

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激光沉积制造扫描起点对T型梁热分布及成形质量的影响

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作者 钦兰云 孙成也 +3 位作者 周思雨 苏亚东 杨光 王超 《热加工工艺》 北大核心 2020年第2期29-34,共6页

为研究扫描起点对T型梁热分布及成形质量的影响,建立了T型梁的有限元模型,对激光沉积制造过程进行温度场模拟;通过红外热像仪对温度场模型进行了实验验证,对比了不同扫描起点下的温度场、层面节点温度及节点热循环的变化。数值模拟结果... 为研究扫描起点对T型梁热分布及成形质量的影响,建立了T型梁的有限元模型,对激光沉积制造过程进行温度场模拟;通过红外热像仪对温度场模型进行了实验验证,对比了不同扫描起点下的温度场、层面节点温度及节点热循环的变化。数值模拟结果表明,扫描起点对温度场有很大影响,异侧扫描时层面热量分布较为均匀,横纵交叉处的节点温度下降较小。采用不同扫描起点进行了激光沉积实验。结果表明,由于扫描起点影响制件层面的热分布,进而影响制件的成形质量,异侧扫描时热量分布较为均匀,使得层面熔池宽度波动较小。 展开更多

关键词 T型梁 有限元 激光沉积制造 红外热像仪 熔池宽度

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激光沉积制造TA15/γ-TiAl复合结构工艺及性能研究

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作者 钦兰云 于佳伦 +1 位作者 赵朔 杨光 《热加工工艺》 北大核心 2021年第20期86-90,共5页

采用激光沉积制造技术制备了TA15/γ-TiAl复合材料结构试样,并对其进行了退火处理实验,分析了试样的显微组织、抗拉强度和隔热性能。结果表明:通过适当提高热输入可以制备无裂纹的TA15/γ-TiAl复合结构。显微组织分析发现,复合结构试样... 采用激光沉积制造技术制备了TA15/γ-TiAl复合材料结构试样,并对其进行了退火处理实验,分析了试样的显微组织、抗拉强度和隔热性能。结果表明:通过适当提高热输入可以制备无裂纹的TA15/γ-TiAl复合结构。显微组织分析发现,复合结构试样界面区熔合良好,元素过渡区较窄,γ-TiAl合金内无B2等脆性相析出。试样的室温抗拉强度为551 MPa;560℃时,试样的高温抗拉强度为460 MPa;700℃时,试样的高温抗拉强度为338 MPa,其中,室温拉伸与560℃高温拉伸试样断裂在γ-TiAl合金侧,700℃高温拉伸试样断裂在TA15合金侧,表明界面有较高的结合强度。在560℃隔热性能实验中,厚度为10 mm的试样的冷面温度在任意时长内均低于500℃。 展开更多

关键词 激光沉积制造 Γ-TIAL合金 TA15钛合金 隔热性能 拉伸性能

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DZ125合金激光沉积CoCrW涂层的组织与性能 被引量：2

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作者 卞宏友 王美男 +4 位作者 刘伟军 邢飞 王慧儒 徐效文 霍庆生 《热加工工艺》 北大核心 2024年第19期121-127,131,共8页

在DZ125合金表面采用激光沉积制造技术制备CoCrW合金沉积层,研究热输入量对热影响区裂纹的影响规律,并分析沉积态试样沉积层的显微组织、显微硬度分布规律及摩擦磨损性能。结果表明:过高的热输入量使得热影响区低熔点共晶相液化,导致裂... 在DZ125合金表面采用激光沉积制造技术制备CoCrW合金沉积层,研究热输入量对热影响区裂纹的影响规律,并分析沉积态试样沉积层的显微组织、显微硬度分布规律及摩擦磨损性能。结果表明:过高的热输入量使得热影响区低熔点共晶相液化,导致裂纹萌生与扩展,通过降低激光功率减小热输入量制备了无裂纹沉积层。沉积层底部为沿沉积高度方向外延生长的柱状晶,中部为杂晶,顶部为杂乱分布的等轴晶;沉积层物相主要由γ-Co、CrCo、M_(6)C和Cr_(23)C_(6)组成。沉积层底部、中部、顶部的平均显微硬度较基体的平均显微硬度分别提高4%、10%、18%。沉积层的磨损机理为磨粒磨损。平均摩擦系数、磨损量、磨损率、磨损后的面粗糙度值较基体的均减小,沉积层的摩擦磨损性能优于基体。 展开更多

关键词 激光沉积制造 沉积层 显微组织 显微硬度 摩擦磨损

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激光沉积TA15钛合金的裂纹扩展行为 被引量：2

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作者 周松 于洪远 王洪明 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第5期26-33,共8页

采用标准CT试样测定了激光沉积TA15钛合金疲劳裂纹扩展速率,结合微观组织、裂纹扩展路径以及断口形貌分析疲劳裂纹扩展机理;并基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,模拟裂纹尖端应力强度因子并进行寿命预测。结果表明,激光沉积制造态的... 采用标准CT试样测定了激光沉积TA15钛合金疲劳裂纹扩展速率,结合微观组织、裂纹扩展路径以及断口形貌分析疲劳裂纹扩展机理;并基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,模拟裂纹尖端应力强度因子并进行寿命预测。结果表明,激光沉积制造态的裂纹扩展速率低于锻造态,裂纹主要穿过片状α相(αl),少量沿αl扩展,稳定扩展区清晰可见疲劳条纹,并伴随大量的二次裂纹,瞬断区为典型的韧性断裂。另一方面,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真计算的应力强度因子与理论值吻合较好,预测寿命相对误差低于5%,且证实了预测结果保守,验证了模拟分析的可靠性,确保了工程应用中的安全性。 展开更多

关键词 激光沉积制造 TA15 裂纹扩展速率 FRANC 3D 寿命预测

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激光沉积TA15/TiAl梯度复合结构组织及性能研究 被引量：1

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作者 何波 邵志诚 孙长青 《热加工工艺》 北大核心 2021年第22期77-81,共5页

应用激光沉积制造技术,在TA15基板上制备了TA15/TiAl梯度复合结构件。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及摩擦磨损试验机,观察并分析试样的显微组织,测试试样的显微硬度和耐磨性能。结果表明,激... 应用激光沉积制造技术,在TA15基板上制备了TA15/TiAl梯度复合结构件。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及摩擦磨损试验机,观察并分析试样的显微组织,测试试样的显微硬度和耐磨性能。结果表明,激光沉积TA15/TiAl梯度复合结构宏观无裂纹缺陷,梯度过渡区组织均匀,成形的效果较好。激光沉积TA15侧组织为网篮组织,Ti Al侧组织为近片层组织,50wt%TiAl层内α相部分转变成α_(2)-Ti_(3)Al相,导致过渡区硬度提升。在TA15/50wt%TiAl和50wt%TA15/TiAl界面处出现混合层ML1和ML2,混合层高度在100~180μm。50wt%TiAl过渡层硬度较高、耐磨性能较好,其硬度值和耐磨系数分别为573 HV0.2和0.25。TA15侧、50wt%Ti Al过渡层、Ti Al侧失重分别为4.2、2.4和2.7 mg。本研究结果可为成形TA15/TiAl梯度复合结构提供参考。 展开更多

关键词 激光沉积制造 TA15/TiAl 梯度结构 耐磨性能

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