深冷处理时间对激光粉末床熔化沉积TiC/TC4钛基复合材料组织演变及力学性能的影响 被引量：1

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作者 霍鹏丞 柳佶涛 +3 位作者 白培康 赵占勇 王利卿 梅晓天 《精密成形工程》 北大核心 2024年第9期123-135,共13页

目的探明不同深冷处理时间对TiC/TC4钛基复合材料组织演变及其力学性能的影响规律,分析TiC/TC4钛基复合材料在深冷环境下的使用性能。方法利用低能球磨法得到石墨烯(GNPs)/TC4复合粉末,采用激光粉末床熔化沉积法制备TiC/TC4钛基复合材料... 目的探明不同深冷处理时间对TiC/TC4钛基复合材料组织演变及其力学性能的影响规律,分析TiC/TC4钛基复合材料在深冷环境下的使用性能。方法利用低能球磨法得到石墨烯(GNPs)/TC4复合粉末,采用激光粉末床熔化沉积法制备TiC/TC4钛基复合材料,通过液氮浸泡法进行不同时间的深冷处理,然后恢复至室温进行拉伸试验。结果深冷处理过TiC/TC4钛基复合材料的拉伸强度均高于深冷处理过TC4合金的拉伸强度,断裂韧性却得到不同程度削弱。结论原位自生TiC的载荷传递作用可以增强TiC/TC4钛基复合材料在拉伸变形过程中的变形能力,使复合材料的拉伸强度得到提高;随深冷时间的持续延长,冷应力不仅会导致TC4合金原始细长针状马氏体断裂,还会驱使TiC/TC4钛基复合材料陶瓷增强相TiC发生不同程度的偏聚。此外,深冷处理后TiC/TC4钛基复合材料产生的晶格畸变现象会降低α-Ti基体一侧的应变值,使复合材料晶格畸变区域应变不均匀分布,弱化TiC/TC4钛基复合材料晶格畸变区域原子的变形协调能力,导致TiC/TC4钛基复合材料的断裂韧性值相对低。 展开更多

关键词 TiC/TC4钛基复合材料 激光粉末床熔化沉积(lpbf) 深冷处理(DCT) 组织演变 力学性能

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激光粉末床熔化成型B/GZ151K镁基复合材料的显微组织与力学性能

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作者 丁艺闻 杜磊 +7 位作者 武练梅 柯林达 胡雯霞 廖海光 付彭怀 李霏 戴铮 彭立明 《有色金属工程》 北大核心 2024年第12期83-89,共7页

利用粉末三维混合和激光粉末床熔化(Laser powder bed fusion,LPBF)技术制备了B/GZ151K镁基复合材料(Metal Matrix Composit,MMCs),其中,GZ151K(Mg-15Gd-1Zn-0.4Zr,%)是目前强度最高的镁铸造合金之一。所制备的B/GZ151K镁基复合材料微... 利用粉末三维混合和激光粉末床熔化(Laser powder bed fusion,LPBF)技术制备了B/GZ151K镁基复合材料(Metal Matrix Composit,MMCs),其中,GZ151K(Mg-15Gd-1Zn-0.4Zr,%)是目前强度最高的镁铸造合金之一。所制备的B/GZ151K镁基复合材料微观组织由B颗粒和GZ151K镁基体组成,其中GZ151K镁基体由平均晶粒尺寸小于5μm的细小α-Mg晶粒、点状和条状的Mg 3 Gd相构成。力学性能测试结果显示,LPBF制备的B/GZ151K复合材料的屈服强度为325 MPa、抗拉强度为348 MPa和伸长率为1.7%,其弹性模量为52.5 GPa。与铸造态GZ151K镁合金相比,LPBF制备的B/GZ151K复合材料的屈服强度和抗拉强度显著提高,伸长率则显著降低,弹性模量提升了16.7%。结果表明,利用三维混料机机械混合不同种粉末获得复合粉末再通过LPBF成型能够制备镁基复合材料,但仍无法有效实现纳米级增强颗粒在基体中的均匀分布。 展开更多

关键词 镁基复合材料 粉末混合 增材制造 激光粉末床熔化 弹性模量

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固溶温度对激光粉末床熔化GH3536合金组织演变及力学性能影响 被引量：3

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作者 马瑞 刘林川 +3 位作者 王亚军 白洁 檀财旺 宋晓国 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期73-79,I0008,共8页

利用激光粉末床熔化(laser powder bed melting, LPBF)制造GH3536镍基高温合金,通过研究不同激光功率和扫描速度对缺陷数量的影响,进行工艺参数优化.为了缓解沉积态组织的各向异性,消除残余应力,对LPBF制造合金进行固溶处理,探究不同固... 利用激光粉末床熔化(laser powder bed melting, LPBF)制造GH3536镍基高温合金,通过研究不同激光功率和扫描速度对缺陷数量的影响,进行工艺参数优化.为了缓解沉积态组织的各向异性,消除残余应力,对LPBF制造合金进行固溶处理,探究不同固溶温度对组织及力学性能影响规律.借助扫描电子显微镜(SEM)和配套的电子背散射仪(EBSD)对试样的显微组织进行观察,并进行力学性能测试.结果表明,随着固溶温度的升高,沉积态熔池轮廓消失,碳化物溶解,小角度晶界数量减少. 1 100℃固溶试样常温拉伸的屈服强度为450 MPa,随着固溶温度的升高,小角度晶界对位错运动的阻碍减弱,屈服强度降低,经过1 220℃固溶,试样屈服强度为315 MPa.1 100℃固溶试样的高温抗拉强度为220 MPa,高温拉伸时碳化物沿晶界析出导致晶界脆化,随着固溶温度的增加,沿晶界分布的碳化物数量减少,抗拉强度逐渐增大. 展开更多

关键词 激光粉末床熔化 镍基合金 热处理 组织演变 力学性能

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基于深度学习的激光粉末床熔融铺粉缺陷检测算法及其轻量化部署研究 被引量：1

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作者 赵英健 姜子萌 +1 位作者 张英杰 龙雨 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第15期65-73,80,共10页

激光粉末床熔融技术(Laser powder bed fusion,LPBF)在航空航天工业制造中的可重复性受到缺陷的严重影响,其中铺粉过程中的缺陷对零件质量具有重要影响。本文提出了一种基于实时语义分割算法的BiseNetV2(Bilateral segmentation network... 激光粉末床熔融技术(Laser powder bed fusion,LPBF)在航空航天工业制造中的可重复性受到缺陷的严重影响,其中铺粉过程中的缺陷对零件质量具有重要影响。本文提出了一种基于实时语义分割算法的BiseNetV2(Bilateral segmentation network)模型和加权损失的检测方法,用于实现对铺粉缺陷的类别识别和位置分割。此外,利用模型剪枝技术来优化深度学习(Deep learning,DL)模型的尺寸和性能,并通过TensorRT技术将轻量化模型部署在监测系统中的计算机上。结果表明,结合加权损失的BiseNetV2模型能以81.23%的平均准确率检出5种铺粉缺陷。通过剪枝技术得到的轻量化模型在牺牲0.44%精度的同时模型大小显著减小了13.39%。利用TensorRT技术能加速深度学习模型推理过程,在半精度浮点(Floating-point 16,FP16)数据下将检测时间缩短至5.94 ms。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融(lpbf) 铺粉缺陷 深度学习 模型剪枝 模型部署

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粉末床激光熔化成形H13钢工艺优化及力学性能研究 被引量：3

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作者 舒雷 张正文 +1 位作者 刘丽君 毛胜兰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第12期1914-1920,共7页

通过实验方法优化得到了粉末床激光熔化成形H13钢的工艺参数,并研究了成形样件的微观组织和拉伸性能。通过实验得到了H13钢单道成形的优化工艺区间:激光功率225~325 W,扫描速度600~1 200 mm/s,通过块体实验得到优化的工艺参数为:激光功... 通过实验方法优化得到了粉末床激光熔化成形H13钢的工艺参数,并研究了成形样件的微观组织和拉伸性能。通过实验得到了H13钢单道成形的优化工艺区间:激光功率225~325 W,扫描速度600~1 200 mm/s,通过块体实验得到优化的工艺参数为:激光功率275 W,扫描速度900 mm/s,扫描间距0.08 mm。微观组织显示为柱状晶粒,晶粒的宽度约为3~5μm,长度约为10~40μm。在优化工艺参数下成形试样的室温抗拉强度高达1 761 MPa,延伸率为2.72%。 展开更多

关键词 粉末床激光熔化 H13钢 工艺优化 拉伸性能

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激光熔化沉积工艺对Nb-16Si二元合金显微组织的影响 被引量：4

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作者 刘伟 熊华平 +1 位作者 李能 陈波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期27-33,共7页

以纯Nb粉末、纯Si粉末或Nb_5Si_3粉末为原料,采用预置粉末法和双通道同轴送粉法,通过激光熔化沉积(LMD)技术制备3种Nb-16Si二元合金。使用SEM,EDS和XRD等手段分析合金的显微组织特征。结果表明:LMD制备的Nb-16Si合金均由NbSS和Nb_3Si两... 以纯Nb粉末、纯Si粉末或Nb_5Si_3粉末为原料,采用预置粉末法和双通道同轴送粉法,通过激光熔化沉积(LMD)技术制备3种Nb-16Si二元合金。使用SEM,EDS和XRD等手段分析合金的显微组织特征。结果表明:LMD制备的Nb-16Si合金均由NbSS和Nb_3Si两相组成。原料粉末的堆叠方式和化学状态强烈影响合金的显微组织。以纯元素粉末为原料,预置粉末法制备的Nb-16Si合金,由尺寸约1~5μm的枝晶状初生NbSS和NbSS/Nb_3Si共晶组织组成,合金显微硬度约773HV;双通道同轴送粉法促使显微组织细小均匀化,合金中初生NbSS相呈近等轴状均匀分布,平均尺寸仅约2μm,合金硬度提高至817HV;以Nb+Nb_5Si_3粉末为原料,双通道同轴送粉法制备的Nb-16Si合金呈伪共晶组织,其显微硬度高达907HV。 展开更多

关键词 激光熔化沉积 Nb-16si合金 预置粉末 同轴送粉 显微组织

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In718合金激光粉末床熔融悬垂结构成形数值模拟与实验研究

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作者 王材桦 来旭辉 +1 位作者 杨欢庆 魏正英 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1175-1185,共11页

针对激光粉末床熔融(LPBF)成形中点阵倾斜支杆的悬垂打印质量问题,以In718悬垂熔道为研究单元,建立三维介观数值模型.基于离散单元法在建模软件EDEM中建立粉末床模型,基于有限体积法在Flow-3D中实现LPBF熔道成形过程,通过数值模拟分析激... 针对激光粉末床熔融(LPBF)成形中点阵倾斜支杆的悬垂打印质量问题,以In718悬垂熔道为研究单元,建立三维介观数值模型.基于离散单元法在建模软件EDEM中建立粉末床模型,基于有限体积法在Flow-3D中实现LPBF熔道成形过程,通过数值模拟分析激光-粉末颗粒相互作用的流动、传热、熔化、凝固过程.结果表明,实体-粉末交界区域容易出现不连续的熔道,改善工艺参数可以提高该区域熔道成形的连续性.在低能量密度(44.19 J/mm^(3))下,施加高激光功率(300 W)不会产生匙孔缺陷,能够以比低激光功率(87.5 W)更强的马兰戈尼流动、更快的熔池流动速度填充不连续点,提高实体-粉末交界区域的熔道连续性. 展开更多

关键词 激光粉末床熔融(lpbf) 悬垂结构 不连续性 传热传质 IN718

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激光粉末床熔融成形腔内非稳态流场特性研究

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作者 姚杨 孙占朋 +1 位作者 张茹 杨光 《精密成形工程》 北大核心 2023年第10期196-203,共8页

目的研究激光粉末床熔融(LPBF)中成形腔内保护气的流动规律,获得气流速度脉动和旋涡等流场非稳态特征及其变化规律。方法利用热线测速计测量腔内的瞬时速度,研究保护气的速度分布及其脉动特性;基于数值模拟方法探究腔内气流形成的旋涡情... 目的研究激光粉末床熔融(LPBF)中成形腔内保护气的流动规律,获得气流速度脉动和旋涡等流场非稳态特征及其变化规律。方法利用热线测速计测量腔内的瞬时速度,研究保护气的速度分布及其脉动特性;基于数值模拟方法探究腔内气流形成的旋涡情况,分析涡的分布及其旋转速度;利用烟雾示踪方法对保护气流场进行可视化处理,分析气流的运动过程。结果腔内气流经历了射流扩散、上下波动、大涡流、汇流等复杂运动过程,气流速度随时间的变化呈明显脉动特征,且气流脉动幅度受位置影响较大,进出风口的平面流速最大可达2.4m/s,最小为0.25m/s。同时,气速随平面高度的增大而逐渐减小;腔内存在以纵向大尺度旋涡为主、若干小尺度旋涡共同作用的涡流,由腔内边壁至中心,涡流切向速度呈先上升后下降的趋势,且随入口气速的增大而增大,在切向速度急剧降低的腔体角落、透镜等区域,易形成流动“死区”,导致烟尘颗粒聚集且难以排出,影响构件的高质量成形制造。结论保护气在LPBF成形腔内形成了复杂的非稳态流动,并以剧烈的速度脉动和多尺度的涡流为典型特征,而针对非恒定的层流、成形腔结构的优化设计仍需进行更深入的研究。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融(lpbf) 流场 非稳态 数值模拟 涡分析

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激光选区熔化熔池视频监测与评价 被引量：1

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作者 彭浩 高椿明 +3 位作者 张萍 张凯 张长东 刘婷婷 《兵工自动化》 2022年第3期63-67,73,共6页

为对激光选区熔化的加工过程进行监测和反馈调节,建立一套同轴高速相机熔池图像采集系统,研究10 kHz高速熔池图像在线实时监测与评价方法。完成有限元的建模,通过仿真分析熔池的正常形貌;基于FPGA开发高速图像采集与处理系统,实现10 kH... 为对激光选区熔化的加工过程进行监测和反馈调节,建立一套同轴高速相机熔池图像采集系统,研究10 kHz高速熔池图像在线实时监测与评价方法。完成有限元的建模,通过仿真分析熔池的正常形貌;基于FPGA开发高速图像采集与处理系统,实现10 kHz图像的实时分析、处理和输出。把高速视频系统在粉末床激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)技术上集成,并开展实验测试与验证。实验结果表明:该系统可实时监测和输出熔池的评价参数,为激光选区熔化闭环控制奠定技术基础。 展开更多

关键词 粉末床激光选区熔化 图像采集与处理 FPGA熔池监测 熔池仿真分析 熔池特征提取

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基于路径质量评估算法的LPBF分区扫描策略 被引量：1

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作者 王楚 李佳奇 +2 位作者 刘洋 汤辉亮 龙雨 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第12期2243-2251,共9页

针对激光粉末床熔融的路径难以适应复杂零件特征,且无法有效识别路径的填充质量,造成打印质量差这一问题,提出了一种以零件薄弱区域为特征的分区扫描算法及路径填充质量评估算法。首先,在数据处理的过程中,根据构成切片轮廓的三维点数据... 针对激光粉末床熔融的路径难以适应复杂零件特征,且无法有效识别路径的填充质量,造成打印质量差这一问题,提出了一种以零件薄弱区域为特征的分区扫描算法及路径填充质量评估算法。首先,在数据处理的过程中,根据构成切片轮廓的三维点数据,使用间距均匀的平行线对轮廓进行了扫描,计算了交点间的距离,并对零件中的薄弱区域进行了特征识别与提取;然后,使用提取出的薄弱区域作为零件分区依据,对切片轮廓进行了求交运算,得到了新的切片轮廓并划分了区域,对每个子区域进行了路径填充,并使用路径生成时的点数据进行了路径尖角识别及填充质量评估;最后,对常用的平行线路径、轮廓偏置路径、棋盘分区路径等,采用相同参数打印了同一个零件,并利用超景深显微镜对打印的零件进行了三维形貌测量。研究结果表明:该分区算法减少了对2个薄弱区域的分割,没有形成新的薄弱区域,说明填充质量识别算法可以有效识别路径的尖角及填充情况,保证零件薄弱区域的打印质量,并有效提高零件整体的打印质量。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融 选择性激光熔化 路径规划 路径评估 分区路径 增材制造 零件薄弱区域

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基于GWO-SVR的LPBFTA15钛合金尺寸精度模型预测研究

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作者 曾青南 王卓健 柴向东 《精密成形工程》 北大核心 2024年第11期117-125,共9页

目的由于激光粉末床熔化(LPBF)成形过程中熔池存在复杂的热膨胀和收缩行为,导致LPBF成形TA15钛合金零件尺寸与工艺参数之间存在复杂的非线性关系。为了有效预测TA15合金零件的尺寸精度,提出了一种群体智能算法结合支持向量回归(SVR)模... 目的由于激光粉末床熔化(LPBF)成形过程中熔池存在复杂的热膨胀和收缩行为,导致LPBF成形TA15钛合金零件尺寸与工艺参数之间存在复杂的非线性关系。为了有效预测TA15合金零件的尺寸精度,提出了一种群体智能算法结合支持向量回归(SVR)模型的方法。方法以激光功率、扫描速度、扫描间距和层厚为实验变量,以成形零件X、Y、Z3个方向的尺寸精度作为响应。通过正交实验设计生成数据集,建立以LPBF工艺参数为输入、TA15合金尺寸精度为输出的SVR模型。利用灰狼算法对SVR模型的超参数进行优化,并采用统计评价指标与SVR、PSO-SVR模型进行对比。结果通过粒子群(PSO)算法和灰狼(GWO)算法优化的SVR模型能够有效预测LPBF成形TA15合金不同方向上的尺寸精度;其中GWO-SVR模型的预测精度和效率最高,在X方向尺寸精度预测模型上的决定系数(R^(2))、平均绝对相对误差(AARE)和均方根误差(RMSE)依次为0.917、19.7%、0.027,在Y方向尺寸精度预测模型上的R^(2)、AARE和RMSE依次为0.906、9.7%、0.021,在Z方向尺寸精度预测模型上的R^(2)、AARE和RMSE依次为0.911、10.3%、0.019。结论采用GWO优化的SVR模型,其预测性能和计算效率显著提高,研究结果可为增材制造TA15合金的尺寸精度预测提供数据支持和理论参考。 展开更多

关键词 激光粉末床熔化 TA15钛合金 灰狼算法 支持向量回归 尺寸精度

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基板温度对激光增材制造熔池特征影响的数值模拟研究

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作者 钱学海 赵吕 李振环 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期822-829,共8页

激光粉末床熔融增材制造技术具备成形自由度高和制造周期短等优势,在航空航天和生物医疗领域复杂结构一体化成形中展现出卓越潜力。激光粉末床熔融工艺涉及极高的升温、冷却速率和极强的温度梯度,不可避免地在构件内产生热应力和残余应... 激光粉末床熔融增材制造技术具备成形自由度高和制造周期短等优势,在航空航天和生物医疗领域复杂结构一体化成形中展现出卓越潜力。激光粉末床熔融工艺涉及极高的升温、冷却速率和极强的温度梯度,不可避免地在构件内产生热应力和残余应力,严重损害构件的力学性能。因此,选取合理的工艺参数,降低熔池区域温度梯度幅值,对提高成型件质量有着重要的意义。本文基于流体动力学方法,使用多相流方法追踪粉末形状变化,考虑了反冲压力和马兰戈尼效应,计算分析了熔池流动行为和基板温度对温度梯度的影响。结果表明,熔池边界的温度梯度显著高于熔池内部,提高基板初始温度可有效降低温度梯度幅值,有望减小热应力和残余应力。 展开更多

关键词 激光粉末床熔化 流体动力学 熔池 温度梯度

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轮廓扫描策略对镁合金多孔植入物性能的影响

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作者 缪铂尊 付彭怀 +7 位作者 冯泽宇 郑好 丁艺闻 褚文杰 陈娟 黄华 袁广银 丁文江 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第3期697-709,共13页

采用激光粉末床熔化(LPBF)技术制备镁合金植入物受到越来越多的关注,提升力学和耐腐蚀性能成为镁合金植入物需解决的重要问题。本文研究了LPBF中轮廓扫描次数及后续热处理对多孔植入物室温压缩与耐腐蚀性能的影响规律。结果表明:增加轮... 采用激光粉末床熔化(LPBF)技术制备镁合金植入物受到越来越多的关注,提升力学和耐腐蚀性能成为镁合金植入物需解决的重要问题。本文研究了LPBF中轮廓扫描次数及后续热处理对多孔植入物室温压缩与耐腐蚀性能的影响规律。结果表明:增加轮廓扫描次数能够有效提高多孔植入物压缩强度和弹性模量,调节耐腐蚀性能。6次轮廓扫描时,6C多孔植入物压缩性能最佳,压缩强度和弹性模量分别为67.8MPa和1.09 GPa;2次轮廓扫描时,2C多孔植入物腐蚀速率最低(0.55 mm/a)。短时间时效处理和短时间固溶处理均能有效降低植入物腐蚀速率,短时间时效处理对耐腐蚀性能提升最为显著;4 h时效处理后,6C多孔植入物的腐蚀速率由打印态时1.07 mm/a降低至时效处理态0.44 mm/a(浸泡7 d),降幅高达58.9%。 展开更多

关键词 激光粉末床熔化 镁合金 多孔植入物 轮廓扫描策略 热处理

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激光增材制造钛铝系金属间化合物的研究现状 被引量：1

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作者 王江 曹庭玮 +5 位作者 陈超越 赵睿鑫 徐松哲 胡涛 帅三三 任忠鸣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第17期14-32,共19页

随着我国工业技术的不断发展,发动机材料已经成为制约我国航空技术发展的壁垒。降低能源损耗,提高使用温度成为诸多发动机材料的发展方向。TiAl合金具有密度低、抗氧化性能好、比强度高等优点,是极具潜力的低压涡轮发动机备选材料。为... 随着我国工业技术的不断发展,发动机材料已经成为制约我国航空技术发展的壁垒。降低能源损耗,提高使用温度成为诸多发动机材料的发展方向。TiAl合金具有密度低、抗氧化性能好、比强度高等优点,是极具潜力的低压涡轮发动机备选材料。为探究激光增材制造技术所制备的TiAl合金在航空发动机上的应用前景,详细介绍了激光增材制造所需TiAl粉末和相关的激光增材制造技术,以及利用激光增材制造技术制造TiAl合金的研究现状。分析了使用激光增材制造技术制造TiAl合金的优势以及存在的缺点,提出了目前激光增材制造TiAl合金还需要深入研究的问题。 展开更多

关键词 金属间化合物 金属粉末 激光增材制造(LAM) 激光定向能量沉积 激光粉床熔化 航空航天

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