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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
1
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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选区激光熔化WC-12Co单道成型工艺参数优化
2
作者 贾娜 余本军 +2 位作者 张纯朴 王春昕 刘九庆 《激光技术》 北大核心 2025年第1期113-120,共8页
为了实现硬质合金WC-12Co金属粉末制品整体成型制造,采用选区激光熔化(SLM)技术对WC-12Co合金粉末单道熔池成形进行了理论分析和实验验证,取得了单道熔池成形的最佳工艺参数。结果表明,激光扫描速率和功率的不同组合影响了单道熔池的连... 为了实现硬质合金WC-12Co金属粉末制品整体成型制造,采用选区激光熔化(SLM)技术对WC-12Co合金粉末单道熔池成形进行了理论分析和实验验证,取得了单道熔池成形的最佳工艺参数。结果表明,激光扫描速率和功率的不同组合影响了单道熔池的连续性和形貌,当激光功率为340 W、扫描速率为600 mm/s、扫描间距为60μm/道、铺粉厚度为40μm/层时,单道熔池形貌达到了最佳状态,呈现出稳定连续的“鱼鳞状”形貌,成形对象单层裂纹最少;在单道成形过程中,单道熔池截面出现了W元素聚集的现象,该现象是导致成形WC-Co块体各向异性的重要原因。该研究结果对硬质合金WC-12Co金属粉末制品的成形起到了决定性的作用。 展开更多
关键词 激光技术 硬质合金单道成形 选区激光熔化 碳化钨粉末
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不同保护气体对选区激光熔化成形WC-12Co硬质合金组织性能的影响
3
作者 贾娜 张纯朴 +2 位作者 王春昕 余本军 刘九庆 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第1期119-124,共6页
采用氮气和氩气两种保护气体通过选区激光熔化成形WC-12Co硬质合金,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜-能谱仪及洛氏硬度计分析了成形WC-12Co硬质合金的物相组成、组织形貌、元素分布及硬度。结果表明,与氮气作为保护气体相比,氩气中成形... 采用氮气和氩气两种保护气体通过选区激光熔化成形WC-12Co硬质合金,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜-能谱仪及洛氏硬度计分析了成形WC-12Co硬质合金的物相组成、组织形貌、元素分布及硬度。结果表明,与氮气作为保护气体相比,氩气中成形的WC-12Co硬质合金具有孔洞少、晶粒度小、硬度高的优势。本文为后续选区激光熔化成形WC-12Co硬质合金保护气体的选择提供了参考。 展开更多
关键词 选区激光熔化 硬质合金 保护气体 硬度 晶粒度
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能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响
4
作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页
激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多
关键词 选区激光熔化 熔池 TI6AL4V 加工缺陷 工艺参数
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基于改进BP神经网络的激光选区熔化表面粗糙度预测
5
作者 丁燕 王磊 王远 《电加工与模具》 北大核心 2025年第1期62-68,共7页
为提升激光选区熔化表面粗糙度预测的精确度,提出改进BP神经网络模型。首先依据参数建立指数模型,利用灰色关联度分析各因素,求解获得各因素的指数值;然后建立BP神经网络模型,改进粒子群算法优化包括自适应惯性权重更新和动态调节学习因... 为提升激光选区熔化表面粗糙度预测的精确度,提出改进BP神经网络模型。首先依据参数建立指数模型,利用灰色关联度分析各因素,求解获得各因素的指数值;然后建立BP神经网络模型,改进粒子群算法优化包括自适应惯性权重更新和动态调节学习因子,同时指数模型预测结果作为特征输入到BP神经网络模型;最后给出算法流程。实验显示,改进BP神经网络在较少的隐含层节点下达到了更低的平均相对误差,激光选区熔化表面粗糙度预测更接近真实值,改进BP神经网络决定系数相比EM、BPNN、GABPNN分别提升了6.40%、1.14%、0.07%,均方根误差相比EM、BPNN、GABPNN分别降低了0.0363、0.0627、0.0668,评价指标较优。 展开更多
关键词 BP神经网络 激光选区熔化 粗糙度 粒子群 精确度
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选区激光熔化成型铝基复合材料研究进展
6
作者 贺荣 曾一达 +3 位作者 宋宜薯 胡裕 江一 刘泽民 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页
选区激光熔化(SLM)制备铝基复合材料,改善了传统制造方法遇到的颗粒团聚、界面结合差等问题。本文以激光参数和增强颗粒为切入点,综述了微观结构、组织转变、颗粒分散、晶体形态和界面结合等微观组织特征及演化规律。增强颗粒在基体中... 选区激光熔化(SLM)制备铝基复合材料,改善了传统制造方法遇到的颗粒团聚、界面结合差等问题。本文以激光参数和增强颗粒为切入点,综述了微观结构、组织转变、颗粒分散、晶体形态和界面结合等微观组织特征及演化规律。增强颗粒在基体中成为异质形核点,促进了晶粒细化,优化了晶体形态;激光参数调整能量输入,使熔池产生温度梯度,引起的Marangoni流优化了颗粒分布和界面等微观结构。阐述了SLM制备的Al基复合材料的拉伸和疲劳性能优于相同方法制造的铝和铝合金性能,并根据微观失效断面分析了影响因素。可通过调整激光参数和增强颗粒,改善微观组织,减少气孔和裂纹,从而提高材料拉伸和疲劳性能。最后总结了SLM制备的铝基复合材料的优缺点,根据仍存在的问题对尚待解决的技术问题和未来研究方向作了展望。 展开更多
关键词 选区激光熔化 铝基复合材料 组织转变 拉伸性能 疲劳性能
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铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟
7
作者 李新宇 周永铧 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期584-592,603,共10页
选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并... 选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并验证模型的准确性。借助数值模型研究SLM熔池演变的基本规律;研究在200~400 W的激光功率下,单熔道形貌、熔池温度与熔池尺寸等熔池特征随激光功率的变化规律,发现激光功率为360 W、扫描速度为1.0 m/s时,单熔道成形质量最好;研究在360 W的激光功率、1.0 m/s的扫描速度下,扫描间距为60μm、80μm和120μm时双熔道搭接行为、双熔道形貌演变规律,发现扫描间距为80μm时双熔道成形质量好,成形效率高;结合多熔道SLM成形实验筛选出合适的体积能量密度(VED),在107~139 J/mm~3的VED范围内,成形熔道连续、光滑。借助该模型可初步预测关键工艺参数,减少工艺参数优化成本。 展开更多
关键词 选区激光熔化 铝锰钪锆合金 体积能量密度 熔池
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激光选区熔化技术制备Al-Si-Mg合金的组织及力学性能研究
8
作者 刘勇 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期166-170,共5页
采用激光选区熔化(SLM)技术制备了高比强度的Al-Si-Mg合金,并与铸造Al-Si-Mg合金的相组成、微观形貌、元素分布、晶体学特性及力学性能进行了对比。结果表明:SLM技术制备Al-Si-Mg合金的相组成为α-Al基体相和共晶Si颗粒,由于Fe、Mg等元... 采用激光选区熔化(SLM)技术制备了高比强度的Al-Si-Mg合金,并与铸造Al-Si-Mg合金的相组成、微观形貌、元素分布、晶体学特性及力学性能进行了对比。结果表明:SLM技术制备Al-Si-Mg合金的相组成为α-Al基体相和共晶Si颗粒,由于Fe、Mg等元素的固溶强化效应,α-Al固溶体的衍射峰向低角度偏移;SLM技术制备Al-Si-Mg合金晶粒尺寸约18.35μm,合金内部位错密度1.91×10^(15)/m^(2),表面硬度(117.8±4.7)HV,抗拉强度(436±13)MPa,延伸率(7.98±0.27)%,远高于铸造Al-Si-Mg合金的相应性能;SLM技术制备合金的强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化和第二相强化的协同作用,断裂机制为韧性断裂。 展开更多
关键词 激光选区熔化 3D打印 增材制造 AL-SI-MG合金 硬度 抗拉强度 强化机制 固溶强化 细晶强化 位错强化
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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
9
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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选区激光熔化AlSi10Mg铝合金的拉伸与冲击性能研究 被引量：1
10
作者 张珞 陈锐敏 +4 位作者 李智勇 王俊 刘奋成 尤启凡 胡晓安 《热加工工艺》 北大核心 2025年第5期19-23,共5页
AlSi10Mg铝合金具有密度低、比强度高等特点,在航空航天、船舶制造等领域应用广泛。以选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金为研究对象,获得了试样不同方向的室温拉伸及冲击性能,并讨论其断裂失效方式。结果表明,AlSi10Mg铝合金试样不同方向... AlSi10Mg铝合金具有密度低、比强度高等特点,在航空航天、船舶制造等领域应用广泛。以选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金为研究对象,获得了试样不同方向的室温拉伸及冲击性能,并讨论其断裂失效方式。结果表明,AlSi10Mg铝合金试样不同方向的强度无明显差异,而横向试样的伸长率比纵向试样高25%,但二者的塑性都较差。拉伸断口特征表明,两种方向的试样未有明显的颈缩现象,都表现为脆性断裂。AlSi10Mg铝合金试样的室温冲击韧性存在较明显的各向异性,横向试样冲击吸收功比纵向试样高约30%;选区激光熔化AlSi10Mg铝合金的冲击性能与其断面收缩率密切相关,延性增加,其冲击性能也明显增加。 展开更多
关键词 选区激光熔化 AlSi10Mg铝合金 力学性能 各向异性
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选区激光熔化316L不锈钢孔洞内表面粗糙度分析与预测 被引量：1
11
作者 刘治江 范舟 +2 位作者 侯涛 田波 张子扬 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第3期333-340,共8页
研究了选区激光熔化316L不锈钢孔洞半径和打印角度与表面粗糙度的关系,建立了成形结构与表面粗糙度的理论模型,讨论了不同参数下成形零件的表面形貌和表面粗糙度,分析了试样表面粗糙度的影响因素,包括阶梯效应、粉末吸附和翘曲变形等。... 研究了选区激光熔化316L不锈钢孔洞半径和打印角度与表面粗糙度的关系,建立了成形结构与表面粗糙度的理论模型,讨论了不同参数下成形零件的表面形貌和表面粗糙度,分析了试样表面粗糙度的影响因素,包括阶梯效应、粉末吸附和翘曲变形等。结果显示,打印角度和孔径都会显著影响试样表面粗糙度。当打印角度超过50°时,孔洞内表面的粗糙度开始急剧增大;在孔径4 mm、打印角度50°情况下,孔洞内表面粗糙度为7.01μm,在打印角度70°情况下,粗糙度达到24.53μm。随着角度和孔径的增大,各因素会共同影响试样表面质量。通过数学模型的构建发现,粗糙度预测在中低角度时效果良好,当打印角度增至80°时会出现明显误差;该模型在一定程度上可以实现对表面粗糙度的准确预测,为优化表面提供有力的理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 表面粗糙度 选区激光熔化 孔径角度 预测模型
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激光选区熔化GH3536高温合金的静态再结晶行为及力学性能 被引量：1
12
作者 刘记 张云龙 +5 位作者 朱彬 程亮 李赛 王亚松 白洁 马瑞 《材料工程》 北大核心 2025年第2期142-151,共10页
为了研究激光增材制造高温合金的静态再结晶行为及其对力学性能的影响。以固溶强化型镍基高温合金GH3536为研究对象,采用激光选区熔化(SLM)制备试块和试棒,对其在1175℃进行不同时间的固溶处理,基于EBSD分析研究其在热处理过程中的静态... 为了研究激光增材制造高温合金的静态再结晶行为及其对力学性能的影响。以固溶强化型镍基高温合金GH3536为研究对象,采用激光选区熔化(SLM)制备试块和试棒,对其在1175℃进行不同时间的固溶处理,基于EBSD分析研究其在热处理过程中的静态再结晶行为,探讨其对拉伸性能的影响。结果表明:沉积态组织以沿建造方向生长的柱状晶为主,具有〈001〉丝织构。1175℃保温1 h的再结晶分数为61.8%,孪晶是再结晶形核的主要方式,再结晶程度随着保温时间的延长逐渐提高。根据Avirami方程拟合得到再结晶动力学曲线,与实验结果匹配良好。静态再结晶可以显著减弱力学性能的各向异性。保温时间超过1 h之后,力学性能变化幅度较小。 展开更多
关键词 激光选区熔化 GH3536 固溶处理 静态再结晶
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基于机器学习和数值模拟的选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金成形工艺优化 被引量：1
13
作者 张喜龙 周永军 +4 位作者 郭鹏程 高滕 肖罡 刘筱 朱必武 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第2期487-502,共16页
本研究旨在利用机器学习方法优化Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺。由于实验获取样本的成本高、周期长,本文通过SLM成形数值模拟获得充足的实验样本。以激光功率、扫描速度和扫描间距为输入... 本研究旨在利用机器学习方法优化Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺。由于实验获取样本的成本高、周期长,本文通过SLM成形数值模拟获得充足的实验样本。以激光功率、扫描速度和扫描间距为输入,以数值模拟的残余应力为输出,构建了BP神经网络模型,并利用遗传算法优化BP神经网络模型的预测精度。结果表明:SLM成形Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的残余应力随激光功率的增加而增大,随扫描速度和扫描间距增大而减小。相较于BP神经网络模型,优化的GA-BP神经网络模型的平均绝对误差、均方误差和平均相对误差分别降低了2.62%、14.34%和0.64%。通过搭建遗传算法与GA-BP神经网络的联合双向预测模型,以残余应力最小为目标,确定了Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金SLM的最优工艺参数为:激光功率373.17 W、扫描速度919.53 mm/s、扫描间距102.44μm。在最优条件下成形试样的残余应力为201.1 MPa,孔隙率为1.2%,xoz和xoy截面的平均显微硬度分别为103.2HV和120.1HV。本研究可为Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金的SLM工艺优化提供一种高效经济的方法。 展开更多
关键词 AL-MG-SC-ZR合金 选区激光熔化 机器学习 数值模拟 神经网络
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喷丸强化对选区激光熔化TC4钛合金表面力学性能的影响 被引量：1
14
作者 刘怡然 李磊 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第3期367-376,共10页
分别使用ϕ2.3 mm、ϕ4.0 mm的陶瓷弹丸对选区激光熔化TC4钛合金试样进行喷丸强化处理,采用激光共聚焦显微镜、材料表面性能综合测试仪、扫描电镜和维氏显微硬度计对试样表面形貌、表面粗糙度、表面摩擦系数、表面磨损形貌和表面显微硬度... 分别使用ϕ2.3 mm、ϕ4.0 mm的陶瓷弹丸对选区激光熔化TC4钛合金试样进行喷丸强化处理,采用激光共聚焦显微镜、材料表面性能综合测试仪、扫描电镜和维氏显微硬度计对试样表面形貌、表面粗糙度、表面摩擦系数、表面磨损形貌和表面显微硬度进行观测与分析。结果表明,经过喷丸强化处理后,试样表面粗糙度降低80.2%~86.3%,其中,对于采用ϕ2.3 mm弹丸处理的试样,表面粗糙度随着喷丸强化时间的增加逐渐增大;采用ϕ4.0 mm弹丸处理的试样,表面粗糙度随着喷丸强化时间的增加逐渐减小。喷丸直径、喷丸时间和作用载荷对试样的摩擦系数均有影响,在10 N载荷作用时,ϕ2.3 mm弹丸处理的试样摩擦系数变化较为明显,ϕ4.0 mm弹丸处理的试样摩擦系数波动较小;载荷增大到20 N时,ϕ2.3 mm弹丸处理后的试样平均摩擦系数波动减缓,ϕ4.0 mm弹丸处理试样的摩擦系数变化不大。喷丸强化处理后的选区激光熔化TC4合金表面有较明显的磨损痕迹和塑性变形破坏,磨损机理主要为磨粒磨损。通过弹丸直径与喷丸强化时间的合理搭配,改善了材料表面摩擦磨损性能,有效抑制了摩擦过程中材料的变形。 展开更多
关键词 选区激光熔化TC4合金 喷丸强化 粗糙度 摩擦性能 耐磨性 显微硬度
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基于梯形交错的多光束选区激光熔化拼接策略
15
作者 吴文杰 魏文猴 范树迁 《材料导报》 北大核心 2025年第11期210-215,共6页
为解决多光束选区激光熔化拼接成形中拼接线位置固定、尖角烧蚀、重熔等问题,提出一种梯形交错拼接策略。该拼接策略采用梯形拼接线消除尖角烧蚀,使拼接区域能量输入均匀;相邻层间拼接界面彼此交错,在保证层内相邻分区充分熔合的同时,... 为解决多光束选区激光熔化拼接成形中拼接线位置固定、尖角烧蚀、重熔等问题,提出一种梯形交错拼接策略。该拼接策略采用梯形拼接线消除尖角烧蚀,使拼接区域能量输入均匀;相邻层间拼接界面彼此交错,在保证层内相邻分区充分熔合的同时,能有效提高相邻层间结合度。通过工艺实验对比分析不同拼接策略,验证了所提出的拼接策略能减少拼接区域孔洞缺陷,增强拼接区域显微硬度,提升成形样品的致密度与压缩强度。梯形交错拼接策略能有效提升成形件拼接区域质量,为大尺寸零件的增材制造过程提供新思路。 展开更多
关键词 梯形交错 拼接策略 轮廓分割 多光束 选区激光熔化
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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
16
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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TiC添加量对选区激光熔化CX不锈钢组织和性能的影响
17
作者 王善琛 朱伟茜 +1 位作者 李晓峰 王建宏 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第2期144-152,共9页
利用X射线衍射分析、扫描电子显微观察、电子背向散射衍射分析等手段,研究了TiC添加量(0、2%、4%、6%,质量分数)对选区激光熔化技术制备CX不锈钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:TiC的加入对CX不锈钢的晶粒尺寸有明显影响,进而影响... 利用X射线衍射分析、扫描电子显微观察、电子背向散射衍射分析等手段,研究了TiC添加量(0、2%、4%、6%,质量分数)对选区激光熔化技术制备CX不锈钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:TiC的加入对CX不锈钢的晶粒尺寸有明显影响,进而影响其力学性能。随着TiC含量的增加,CX不锈钢的平均晶粒尺寸由2.08μm分别减小到0.94、0.66、0.71μm,最多减小了68.3%;CX不锈钢的硬度逐渐增强,最高可达HV_(0.5) 491,相比原始打印态CX不锈钢提高了63.1%。随着TiC含量的增加,抗拉强度先升高后降低,当TiC质量分数为4%时,达到最大值(1574 MPa),相比原始打印态CX不锈钢提高了58.2%;断裂延伸率先升高后降低,当TiC质量分数为2%时,达到最大值(16.8%),相比原始打印态CX不锈钢提高了29%。当TiC质量分数为4%时,CX不锈钢具有较优的综合力学性能,其中屈服强度为1081 MPa,抗拉强度为1574 MPa,硬度为HV_(0.5) 360,和原始打印态CX不锈钢相比,分别提高了21.1%、58.2%和21.5%。 展开更多
关键词 选区激光熔化 碳化钛 CX不锈钢 微观组织 力学性能
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激光能量密度和固溶处理对激光选区熔化NiTi合金显微组织和性能的影响
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作者 汪良 张亮 吴文恒 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期81-87,共7页
以NiTi合金粉末为原料,在不同激光功率和扫描速度下采用激光选区熔化工艺制备NiTi合金,研究了激光能量密度(26.67~111.11 J·mm^(−3))和950℃×2 h固溶处理对NiTi合金显微组织、相对密度、力学性能的影响。结果表明:随着激光能... 以NiTi合金粉末为原料,在不同激光功率和扫描速度下采用激光选区熔化工艺制备NiTi合金,研究了激光能量密度(26.67~111.11 J·mm^(−3))和950℃×2 h固溶处理对NiTi合金显微组织、相对密度、力学性能的影响。结果表明:随着激光能量密度的增加,沉积态NiTi合金的相对密度先增大后减小再略微增大,当激光能量密度为50.00 J·mm^(−3)时,相对密度最大,为99.89%;随着激光能量密度的增加,合金中镍含量降低,相变温度升高,B2奥氏体相减少,B19′马氏体相增多,合金微观结构变化不大,垂直于成形方向为等轴晶,平行于成形方向为柱状晶,晶粒由不规则形状变为规则形状;经过固溶处理后,晶粒形貌未发生明显变化,但组织更加均匀。随着激光能量密度的增加,沉积态和固溶态合金的抗拉强度和断后伸长率基本呈先增后减再增的趋势,硬度降低。当激光能量密度为50.00 J·mm^(−3)时,沉积态合金的拉伸性能最好,抗拉强度为769 MPa,断后伸长率为6.73%,固溶处理后抗拉强度为762 MPa,断后伸长率达到了7.27%。NiTi合金的最优SLM工艺参数为激光功率100 W、扫描速度800 mm·s^(−1)、扫描间距100μm、铺粉厚度30μm。 展开更多
关键词 激光选区熔化 NITI合金 拉伸性能 固溶处理
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β-磷酸钙增强锌合金激光选区熔化成型与界面调控
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作者 张轩铭 孙琨 +4 位作者 张靓 傅玉龙 杨龙龙 刘骁 张玉宝 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期73-81,共9页
针对传统金属骨植入物降解性能和成骨性能较差的问题,提出了一种兼具优良力学性能和成骨性能的锌合金骨植入物方法。首先,采用机械方法制备均匀混合的锌镁和β-磷酸钙粉末;然后,采用激光选区熔化技术成型β-磷酸钙增强锌合金,得到最佳... 针对传统金属骨植入物降解性能和成骨性能较差的问题,提出了一种兼具优良力学性能和成骨性能的锌合金骨植入物方法。首先,采用机械方法制备均匀混合的锌镁和β-磷酸钙粉末;然后,采用激光选区熔化技术成型β-磷酸钙增强锌合金,得到最佳工艺参数;最后,通过在β-磷酸钙表面包覆纳米ZnO,对成型后的复合材料进行界面调控,以增强其力学性能。实验结果表明:最佳激光扫描速度为800mm·s^(-1);成型后的复合材料微观组织精细,致密度达到99.7%,维氏显微硬度达到168.66,抗压强度达到517.34MPa;经界面调控后,复合材料的维氏显微硬度、抗压强度约为183.96和602.65MPa,相较于原始复合材料分别提高了9%和16%,界面结合强度和整体力学性能得到显著提升。研究表明激光选区熔化技术成型的锌镁和β-磷酸钙复合材料是一种很有前途的骨植入材料,可为制备锌合金骨骼植入体提供参考。 展开更多
关键词 激光选区熔化 骨植入物 锌合金 β-磷酸钙 界面调控
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选区激光熔化SiC颗粒增强AlMgScZr复合材料的微观组织与力学性能
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作者 马国楠 张乐 +4 位作者 欧阳 史利军 鲁仁义 程英晔 陈越 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期118-128,共11页
铝基复合材料具有硬度高、切削加工难度大的特点。为了实现高比强度、高比模量铝基复合材料的近净成形,该文利用激光增材制造技术制备了10%(体积分数)微米级SiC颗粒增强AlMgScZr复合材料,建立了激光能量密度、扫描速率与复合材料成形质... 铝基复合材料具有硬度高、切削加工难度大的特点。为了实现高比强度、高比模量铝基复合材料的近净成形,该文利用激光增材制造技术制备了10%(体积分数)微米级SiC颗粒增强AlMgScZr复合材料,建立了激光能量密度、扫描速率与复合材料成形质量的对应关系,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能试验机对微观组织和力学性能进行表征和测试,探讨了微米级SiC颗粒对选区激光熔化(SLM)成形铝基复合材料凝固组织和力学性能的作用机理。结果表明:在铺粉层厚为30μm、扫描间距为0.12mm、激光功率为260W、扫描速率为1000mm/s的工艺参数下,可获得成形质量最佳的SiC/AlMgScZr复合材料,其致密度可达99.81%;激光熔覆过程中,SiC颗粒与Al基体之间发生了剧烈的界面反应,SiC颗粒尖角明显钝化,原位生成的微米级针状Al4SiC4条带与残余SiC颗粒形成混合增强结构;时效态SiC/AlMgScZr复合材料的抗拉强度为379MPa、延伸率为12%、弹性模量为84 GPa,其断裂形式为Al基体的韧性断裂和Al4SiC4相的脆性解理断裂,大量交错分布的针状Al4SiC4条带是材料发生过早失效断裂的主控因素。 展开更多
关键词 选区激光熔化 铝基复合材料 工艺参数 界面反应 断裂行为
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