激光粉末床熔融(laser powder bed fusion, LPBF)技术作为金属增材制造领域的前沿工艺,已被成功应用于航空航天等高端制造领域。然而多物理场强耦合效应易引发熔池动态失稳,导致制件内部孔隙缺陷频发,严重影响成形质量稳定性。传统监测...激光粉末床熔融(laser powder bed fusion, LPBF)技术作为金属增材制造领域的前沿工艺,已被成功应用于航空航天等高端制造领域。然而多物理场强耦合效应易引发熔池动态失稳,导致制件内部孔隙缺陷频发,严重影响成形质量稳定性。传统监测手段受限于成本高、部署困难等瓶颈,难以满足工业化生产需求。为此,提出声发射-深度学习融合的在线监测与内部质量智能判别方法。研制了基于声发射传感器的LPBF过程在线监测系统,通过工艺过程全周期声发射信号监测揭示声发射信号特征与成形质量间的映射规律,构建了包含逾8万组样本的熔池声发射数据。针对熔池微弱波动特征提取难题,构建了基于自适应傅里叶神经算子(AFNO)的频域特征提取网络和Kolmogorov-Arnold网络(KAN)的高维特征映射分类器,通过多尺度时域特征融合机制解析熔池动态特性,并借助高维流形精确映射高维特征,实现了声发射信号中微弱波动特征的增强表征和高精度质量判别。试验结果表明:研制的监测系统可有效捕获熔池的动态行为,所提方法质量判别精度达97%以上。展开更多
铝合金激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)增材制造是实现高端装备关键构件轻量化、复杂化、整体化成形的重要手段。然而目前LPBF成形高强铝合金面临裂纹难抑制、强度难提升的技术挑战。通过构建Al-Ce-Ni三元共晶体系与Ti、Z...铝合金激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)增材制造是实现高端装备关键构件轻量化、复杂化、整体化成形的重要手段。然而目前LPBF成形高强铝合金面临裂纹难抑制、强度难提升的技术挑战。通过构建Al-Ce-Ni三元共晶体系与Ti、Zr元素孕育处理方法,提出了一种适用于LPBF工艺的新型无裂纹高强铝合金,研究了Al-Ce-Ni-Zr-Ti合金的LPBF工艺优化、显微组织和拉伸性能。发现激光能量密度区间在71.4~87.5 J/mm^(3)内时打印无裂纹、未发生明显翘曲变形,铝基体中形成了Al_(11)Ce_(3)和Al_(3)Ni强化相,同时析出的Al_(3)(Ti,Zr)粒子显著促进了晶粒细化与等轴化,极限抗拉强度达(550.33±20.55)MPa,屈服强度达(401.67±17.79)MPa,伸长率4.68%±0.12%。展开更多
随着航空航天工业的快速发展,人们对高性能耐热铝合金的需求逐渐增加。为了实现复杂构件的一体化成型,激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术成为目前的研究热点。相比传统铸造成型,采用激光粉末床熔融增材制造的...随着航空航天工业的快速发展,人们对高性能耐热铝合金的需求逐渐增加。为了实现复杂构件的一体化成型,激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术成为目前的研究热点。相比传统铸造成型,采用激光粉末床熔融增材制造的构件具有更优异的综合性能。目前,对L-PBF增材制造传统高强韧铝合金已开展较为深入的研究,而针对耐热铝合金的研究还处于起步阶段。本综述首先介绍了激光粉末床熔融增材制造技术的特点,随后总结了近年来针对耐热铝合金体系及相应高温性能的研究,对目前存在的问题与难点进行了概括,最后对未来的主要研究方向进行了展望。展开更多
文摘激光粉末床熔融(laser powder bed fusion, LPBF)技术作为金属增材制造领域的前沿工艺,已被成功应用于航空航天等高端制造领域。然而多物理场强耦合效应易引发熔池动态失稳,导致制件内部孔隙缺陷频发,严重影响成形质量稳定性。传统监测手段受限于成本高、部署困难等瓶颈,难以满足工业化生产需求。为此,提出声发射-深度学习融合的在线监测与内部质量智能判别方法。研制了基于声发射传感器的LPBF过程在线监测系统,通过工艺过程全周期声发射信号监测揭示声发射信号特征与成形质量间的映射规律,构建了包含逾8万组样本的熔池声发射数据。针对熔池微弱波动特征提取难题,构建了基于自适应傅里叶神经算子(AFNO)的频域特征提取网络和Kolmogorov-Arnold网络(KAN)的高维特征映射分类器,通过多尺度时域特征融合机制解析熔池动态特性,并借助高维流形精确映射高维特征,实现了声发射信号中微弱波动特征的增强表征和高精度质量判别。试验结果表明:研制的监测系统可有效捕获熔池的动态行为,所提方法质量判别精度达97%以上。
文摘铝合金激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)增材制造是实现高端装备关键构件轻量化、复杂化、整体化成形的重要手段。然而目前LPBF成形高强铝合金面临裂纹难抑制、强度难提升的技术挑战。通过构建Al-Ce-Ni三元共晶体系与Ti、Zr元素孕育处理方法,提出了一种适用于LPBF工艺的新型无裂纹高强铝合金,研究了Al-Ce-Ni-Zr-Ti合金的LPBF工艺优化、显微组织和拉伸性能。发现激光能量密度区间在71.4~87.5 J/mm^(3)内时打印无裂纹、未发生明显翘曲变形,铝基体中形成了Al_(11)Ce_(3)和Al_(3)Ni强化相,同时析出的Al_(3)(Ti,Zr)粒子显著促进了晶粒细化与等轴化,极限抗拉强度达(550.33±20.55)MPa,屈服强度达(401.67±17.79)MPa,伸长率4.68%±0.12%。
文摘随着航空航天工业的快速发展,人们对高性能耐热铝合金的需求逐渐增加。为了实现复杂构件的一体化成型,激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术成为目前的研究热点。相比传统铸造成型,采用激光粉末床熔融增材制造的构件具有更优异的综合性能。目前,对L-PBF增材制造传统高强韧铝合金已开展较为深入的研究,而针对耐热铝合金的研究还处于起步阶段。本综述首先介绍了激光粉末床熔融增材制造技术的特点,随后总结了近年来针对耐热铝合金体系及相应高温性能的研究,对目前存在的问题与难点进行了概括,最后对未来的主要研究方向进行了展望。
