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激光熔丝定向能量沉积增材制造技术研究现状与发展趋势
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作者 袁宇成 宋军 +3 位作者 罗加杰 李祥如 宋波 史玉升 《材料工程》 北大核心 2025年第5期1-16,共16页
随着航空、航天、航海等领域的发展,高端装备的服役条件愈加苛刻,对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术,又称为3D打印技术,相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著,有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的... 随着航空、航天、航海等领域的发展,高端装备的服役条件愈加苛刻,对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术,又称为3D打印技术,相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著,有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积(wire-based laser directed energy deposition, W-LDED)技术作为增材制造技术的重要分支,具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势,在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED技术具有诸多优点,但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战,沉积质量和制造稳定性受多种因素影响,如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此,本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED技术的研究现状进行了详细介绍,分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响,提出了优化策略,进一步总结了W-LDED技术当前的应用场景,并对该项技术的未来发展趋势提出了设想,包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。 展开更多
关键词 增材制造 激光熔丝定向能量沉积 沉积质量分析 组织成分调控
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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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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
3
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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基于机器学习的激光定向能量沉积质量预测与工艺参数优化
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作者 王振忠 刘超凡 +2 位作者 李毅 吴俊波 陈丰 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期225-240,共16页
[背景]激光定向能量沉积(LDED)技术是增材制造中备受关注的工艺之一,具有加工效率快、成形灵活度高等优点.然而由于沉积过程中多种复杂因素的相互作用,使得加工过程中熔池的形态特征与影响因素的相互关系难以仅通过传统手段监测得到,因... [背景]激光定向能量沉积(LDED)技术是增材制造中备受关注的工艺之一,具有加工效率快、成形灵活度高等优点.然而由于沉积过程中多种复杂因素的相互作用,使得加工过程中熔池的形态特征与影响因素的相互关系难以仅通过传统手段监测得到,因此,较难准确预测工件的质量和选择合适的工艺参数.而机器学习(ML)算法具有强大的非线性处理能力和自适应学习能力,有望实现对加工过程缺陷的检测与预测、工件成形精度和性能预测及工艺参数的逆向求解.[进展]首先,本文总结了两种常见LDED形式、LDED加工过程中常见缺陷类型及缺陷产生的原因,并对四种基于光学相机、温度场监测、光谱分析和声学传感器的数据采集方式进行分类比较;然后对常用于LDED中的监督学习、无监督学习及半监督学习算法进行比较总结,分析各自适用场景及优缺点;最后,从ML在LDED缺陷检测与预测、成形精度预测、成形性能预测和工艺参数逆向求解四个方面进行综述,系统阐述如何利用各类传感器并结合ML算法对LDED工件加工质量进行优化.[展望]建立多ML算法融合的模型、探究信号和缺陷之间的定量关系和实现多传感器数据融合监测,有望厘清LDED工艺参数与沉积质量的关系,为提升LDED沉积质量提供理论指导. 展开更多
关键词 增材制造 激光定向能量沉积(LDED) 机器学习 过程监测
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GB/T 43140—2023《激光定向能量沉积机床 通用技术规范》国家标准解读
5
作者 华晨 王泽 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第5期62-67,共6页
GB/T 43140—2023《激光定向能量沉积机床通用技术规范》于2023年9月7日由国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合批准发布,并于2024年4月1日开始实施。介绍了《激光定向能量沉积机床通用技术规范》国家标准制定的背景、意义... GB/T 43140—2023《激光定向能量沉积机床通用技术规范》于2023年9月7日由国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合批准发布,并于2024年4月1日开始实施。介绍了《激光定向能量沉积机床通用技术规范》国家标准制定的背景、意义、标准的主要内容;同时介绍了激光定向能量沉积的主要应用,以及该标准预期的作用与展望。 展开更多
关键词 国家标准 增材制造 特种加工机床 激光定向能量沉积 标准解读
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基于图像分割的激光沉积制造变形测量方法
6
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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金属激光直接沉积同步锤击装置设计
7
作者 吴文杰 唐柳 涂继鹏 《农业装备与车辆工程》 2025年第9期114-117,共4页
晶粒粗大、内部残余应力等因素造成制件机械性能下降是包括金属激光直接沉积在内的金属激光增材制造面临的主要挑战之一。在金属激光直接沉积过程中,同步对增材层进行机械冲击是改善此问题的一种可行方法。为此,设计了一种基于工业振动... 晶粒粗大、内部残余应力等因素造成制件机械性能下降是包括金属激光直接沉积在内的金属激光增材制造面临的主要挑战之一。在金属激光直接沉积过程中,同步对增材层进行机械冲击是改善此问题的一种可行方法。为此,设计了一种基于工业振动电机驱动的同步锤击装置,采用SolidWorks软件对装置功能进行仿真,激光熔覆头在构建增材层的同时,锤头能跟随激光熔覆头一起移动,对增材层进行锤击。锤头锤击力成周期性变化,调整振动电机转速可控制锤击力大小。设计方案可为金属激光直接沉积工业化生产中改善制件性能提供参考。 展开更多
关键词 激光直接沉积 同步锤击 细化晶粒 复合式金属增材制造
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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
8
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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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
9
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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激光直接沉积成形增材制造技术在飞机起落架上的应用研究 被引量:13
10
作者 崔灿 王向明 +2 位作者 吴斌 毕世权 苏亚东 《航空制造技术》 2018年第10期74-79,共6页
激光直接沉积成形对于飞机起落架制造具有"变革性"意义,具有突破规格限制、减少原材料浪费、缩短加工制造周期等技术优点,在未来飞机起落架快速试制方面具有较为明显的技术优势及应用前景。目前已突破A-100钢激光直接沉积增... 激光直接沉积成形对于飞机起落架制造具有"变革性"意义,具有突破规格限制、减少原材料浪费、缩短加工制造周期等技术优点,在未来飞机起落架快速试制方面具有较为明显的技术优势及应用前景。目前已突破A-100钢激光直接沉积增材制造成形工艺、性能质量控制等关键技术,试制的起落架零件已在飞机上实现领先试用,力学性能基本达到材料锻件水平。但面向该技术的推广应用仍面临着成形工艺策略、热处理控制、无损检测、构件表面强化及综合验证等关键技术的进一步突破。 展开更多
关键词 激光直接沉积成形 增材制造 飞机起落架 超高强度钢 快速试制技术
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Al_(2)O_(3)-TiC_(p)复相陶瓷激光定向能量沉积直接增材制造 被引量:2
11
作者 吴东江 赵紫渊 +4 位作者 于学鑫 马广义 由竹琳 任冠辉 牛方勇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1183-1192,共10页
Al_(2)O_(3)-TiC_(p)(AT)复相陶瓷材料以其优异的综合力学性能而被广泛用作金属切削刀具材料。针对AT材料传统烧结方法在能耗及周期方面的局限,本工作利用激光定向能量沉积技术开展了AT复相陶瓷材料直接增材制造的研究,系统探讨了不同Ti... Al_(2)O_(3)-TiC_(p)(AT)复相陶瓷材料以其优异的综合力学性能而被广泛用作金属切削刀具材料。针对AT材料传统烧结方法在能耗及周期方面的局限,本工作利用激光定向能量沉积技术开展了AT复相陶瓷材料直接增材制造的研究,系统探讨了不同TiC_(p)比例对复相陶瓷材料微观结构和力学性能的影响。结果表明TiC_(p)颗粒均匀分布在成型样件的基体中,掺杂TiC_(p)细化了Al_(2)O_(3)晶粒。同时,由于TiC_(p)与Al_(2)O_(3)基体的热膨胀失配引起裂纹出现偏转、贯穿颗粒等现象,消耗了裂纹扩展能量,进而有效抑制了AT材料直接增材过程中的裂纹扩展行为。掺杂TiC_(p)颗粒对熔池形成冲击,在一定程度上加快了气体的逸出速率,进而提高了材料的相对密度。但TiC_(p)含量过高将加剧其与Al_(2)O_(3)基体在高温时的化学反应,生成的气体使复合材料中出现较大气孔并降低了材料部分力学性能。TiC_(p)质量分数为30%的复合材料的相对密度达到96.64%、平均显微硬度达到21.07 GPa和断裂韧性达到4.29 MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 复相陶瓷 增材制造 激光定向能量沉积 微观结构 力学性能
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送丝角度与方式对激光熔丝单道沉积层成形的影响 被引量:5
12
作者 杨鑫 韩红彪 +1 位作者 闫晨宵 王锐 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期43-48,56,I0005,I0006,共9页
为了研究旁轴激光熔丝增材制造过程中,焊丝送入熔池的方位对沉积层成形的影响,进行了不同送丝角度和送丝方式下的单道激光熔丝沉积试验,分析对比了沉积层的层宽、层高、表面粗糙度、截面形貌和基板熔深随送丝角度和送丝方式的变化规律.... 为了研究旁轴激光熔丝增材制造过程中,焊丝送入熔池的方位对沉积层成形的影响,进行了不同送丝角度和送丝方式下的单道激光熔丝沉积试验,分析对比了沉积层的层宽、层高、表面粗糙度、截面形貌和基板熔深随送丝角度和送丝方式的变化规律.结果表明,旁轴送丝的送丝角度和送丝方式对激光熔丝单道沉积层的成形都有一定影响,且送丝方式大于送丝角度对沉积层尺寸和形状的影响;随着送丝角度的增大,3种送丝方式的基板熔深都逐渐减小,前置送丝和后置送丝沉积层的层宽逐渐减小,层高逐渐增大,而侧置送丝沉积层的层宽、层高和表面粗糙度则变化较小;前置送丝和后置送丝沉积层的截面形状呈对称的圆弧形,侧置送丝沉积层的截面形状不对称,最高点偏向焊丝一侧. 展开更多
关键词 激光熔丝增材制造 沉积 送丝方式 送丝角度 单道沉积
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激光定向能量沉积技术的研究现状与应用进展 被引量:6
13
作者 刘伟军 张凯 +1 位作者 王慧儒 卞宏友 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期631-645,共15页
激光定向能量沉积(LDED)技术作为一种前沿增材制造技术,在材料加工和产品制造领域展现出显著优势,综述了LDED技术的发展历程、基本原理、技术特点及其在多个工业领域的应用现状。LDED技术能够有效提升材料利用率、缩短制造周期,并实现... 激光定向能量沉积(LDED)技术作为一种前沿增材制造技术,在材料加工和产品制造领域展现出显著优势,综述了LDED技术的发展历程、基本原理、技术特点及其在多个工业领域的应用现状。LDED技术能够有效提升材料利用率、缩短制造周期,并实现复杂零件的直接制造,尤其在航空航天、汽车制造和医疗等领域具有广泛应用前景。通过仿真分析、在线监测和闭环控制策略,LDED技术进一步提高了成形精度和产品质量。随着LDED技术的成熟和优化,该技术有望在降低成本、提升性能以及推动制造业绿色转型方面发挥更大作用。 展开更多
关键词 增材制造 激光定向能量沉积 金属材料加工 修复再制造 工艺研究 材料性能 模拟与仿真 在线监测
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超高温氧化物陶瓷激光增材制造及组织性能调控研究进展 被引量:1
14
作者 陈乾 苏海军 +3 位作者 姜浩 申仲琳 余明辉 张卓 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期741-753,共13页
氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够... 氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够一步实现从原材料粉末到高性能结构件的一体化高致密成型,具有柔性度好、成型效率高的特点,可以快速制备高性能、高精度、大尺寸复杂结构部件。近年来,基于液固相变发展的熔体生长氧化物陶瓷激光增材制造技术已成为高温结构材料制备技术领域的前沿研究热点之一。本文首先概述了激光增材制造技术的基本原理,着重介绍了选区激光熔化与激光定向能量沉积两种典型激光增材制造技术的工艺特点。在此基础上,重点阐述了利用激光增材制造技术制备不同氧化物陶瓷的组织特征及工艺参数对微观组织的影响规律,并总结比较了不同体系氧化物陶瓷力学性能的差异。最后,对该领域存在的问题进行了梳理和分析,并对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 超高温氧化物陶瓷 激光增材制造 选区激光熔化 激光定向能量沉积 组织调控 综述
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熔体自生陶瓷激光直接能量沉积增材制造研究进展 被引量:5
15
作者 牛方勇 于学鑫 +4 位作者 赵紫渊 赵大可 黄云飞 马广义 吴东江 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1-17,共17页
熔体自生陶瓷是一种原料经熔化凝固获得组织组成的新型陶瓷材料,原子共用的洁净高强度结合界面使其具有接近熔点的优异高温力学性能及组织稳定性,在未来高推重比航空发动机及重型燃气轮机热端部件领域展现了巨大的应用潜力。激光直接能... 熔体自生陶瓷是一种原料经熔化凝固获得组织组成的新型陶瓷材料,原子共用的洁净高强度结合界面使其具有接近熔点的优异高温力学性能及组织稳定性,在未来高推重比航空发动机及重型燃气轮机热端部件领域展现了巨大的应用潜力。激光直接能量沉积技术能够有效克服熔体自生陶瓷传统制备方法在周期、能耗及结构复杂度等方面的局限,为直接增材制造熔体自生陶瓷构件提供了新的解决方案,成为国内外研究热点。本文在介绍激光直接能量沉积技术工艺原理的基础上,总结了国内外利用该技术制备的不同熔体自生陶瓷的微观组织特征及其主要力学性能,并综合论述了目前针对微观组织及开裂行为调控所开展的主要研究。基于现有研究进展,对该领域的发展趋势和需要进一步解决的关键科学问题进行了探讨,指出抑制开裂与改善组织性能是目前面临的首要问题,材料和新工艺的发展是突破现有瓶颈、推动熔体自生陶瓷激光直接能量沉积技术发展和应用的关键。 展开更多
关键词 陶瓷 增材制造 激光 直接能量沉积 熔体自生
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DZ125合金激光沉积CoCrW涂层的组织与性能 被引量:2
16
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 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
17
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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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
18
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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运载火箭大型关键承力产品激光沉积增材制造技术研究 被引量:5
19
作者 赵彦广 周庆军 +1 位作者 严振宇 骆洪志 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期106-110,共5页
针对TC11钛合金芯级捆绑支座激光熔化沉积成形制造过程开展了工艺研究和产品试制,通过对比分析验证了不同成形方向结合区对本体性能无明显影响,证明了原材料粉末中氧元素对本体性能的强化作用,并提出了合理的粉末原材料含氧量控制范围... 针对TC11钛合金芯级捆绑支座激光熔化沉积成形制造过程开展了工艺研究和产品试制,通过对比分析验证了不同成形方向结合区对本体性能无明显影响,证明了原材料粉末中氧元素对本体性能的强化作用,并提出了合理的粉末原材料含氧量控制范围。试制件1.5倍工作载荷静力试验考核合格,通过材料升级与增材制造技术结合实现了结构减重和快速制造的目的,为运载火箭大型复杂结构关键承力产品制造提供了一条新的途径。 展开更多
关键词 激光粉末沉积 增材制造技术 钛合金 TC11
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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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