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多材料增材制造:部件设计、工艺及应用 被引量：1
1
作者 刘海鹏 张百成 曲选辉 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第10期35-47,共13页
多材料增材制造技术突破了传统多材料制备在设计自由度、工艺复杂度等方面的限制,在复杂功能集成部件的一体化成形方面展现出独特优势。文章归纳了现有多材料部件设计流程和方法,重点阐述了主流多材料增材制造工艺。在此基础上,探讨了... 多材料增材制造技术突破了传统多材料制备在设计自由度、工艺复杂度等方面的限制,在复杂功能集成部件的一体化成形方面展现出独特优势。文章归纳了现有多材料部件设计流程和方法,重点阐述了主流多材料增材制造工艺。在此基础上,探讨了该技术在生物打印、4D打印及电子元件打印方面的应用,揭示其独特的跨学科功能集成潜力。讨论了该技术当前所面临的挑战,并对多材料增材制造技术的未来发展趋势进行科学展望。 展开更多
关键词 多材料增材制造 梯度材料 金属 高分子 生物打印 4D打印
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钛及钛合金粉末制备与近净成形研究进展 被引量：21
2
作者 陈刚 路新 +3 位作者 章林 秦明礼 郭志猛 曲选辉 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期98-108,共11页
钛及钛合金以其优异的性能,广泛应用于航空航天、能源化工、生物医疗等高端领域。粉末近净成形技术能够实现钛及钛合金的绿色、低成本和高性能精密制造,有助于进一步扩大其应用范围。本文从钛粉制备、成形技术、性能与应用方面,对目前... 钛及钛合金以其优异的性能,广泛应用于航空航天、能源化工、生物医疗等高端领域。粉末近净成形技术能够实现钛及钛合金的绿色、低成本和高性能精密制造,有助于进一步扩大其应用范围。本文从钛粉制备、成形技术、性能与应用方面,对目前钛及钛合金粉末近净成形技术取得的研究进展进行了简要论述,并根据各技术目前面临的问题,提出了未来的发展趋势。 展开更多
关键词 钛及钛合金 粉末 近净成形 粉末冶金 低成本
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增材制造金属点阵结构性能研究进展 被引量：12
3
作者 黄安坤 温耀杰 +1 位作者 张百成 曲选辉 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第11期90-101,共12页
点阵结构是一种三维规则排列的多孔结构,具有高比强度、高比刚度及优异的散热性能,是结构功能一体化设计的主要载体。由于点阵结构零件的结构复杂,传统加工方法无法直接制备。增材制造技术是一种通过分层制造方式构建三维实体零件的新... 点阵结构是一种三维规则排列的多孔结构,具有高比强度、高比刚度及优异的散热性能,是结构功能一体化设计的主要载体。由于点阵结构零件的结构复杂,传统加工方法无法直接制备。增材制造技术是一种通过分层制造方式构建三维实体零件的新型制造技术,在复杂结构制造方面具有独特优势。通过增材制造点阵结构零件可以极大地降低制件重量,提高综合力学性能,在航空航天、能源、车辆工程等领域展现出巨大的技术优势。本文对增材制造金属点阵结构、极小曲面结构、拓扑优化结构等复杂零件结构相关研究进行了总结与归纳,从力学性能、轻量化、能量吸收、散热吸声等应用方向进行了综述,最后总结并展望了金属增材制造点阵结构的优势与发展方向。 展开更多
关键词 增材制造(AM) 金属点阵结构 轻量化 能量吸收 散热 吸声
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黏结剂喷射3D打印关键技术 被引量：8
4
作者 赵琛 蔡嘉伟 +1 位作者 张百成 曲选辉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期14-26,共13页
黏结剂喷射成型技术是一种新型低成本高速增材制造技术,本文首先对黏结剂喷射成型技术的工艺原理以及打印步骤进行了介绍,并对国内外部分黏结剂喷射金属3D打印机的参数、优点、应用等进行了总结。列举了打印过程中使用的黏结剂类别,分... 黏结剂喷射成型技术是一种新型低成本高速增材制造技术,本文首先对黏结剂喷射成型技术的工艺原理以及打印步骤进行了介绍,并对国内外部分黏结剂喷射金属3D打印机的参数、优点、应用等进行了总结。列举了打印过程中使用的黏结剂类别,分析了黏结剂和粉末床之间相互作用的方式及影响(溅射、扩散、渗透等),讨论了不同变量对最终零件性能和精度的影响,包括粉末性能(粉末流动性、粒度分布和平均尺寸)、打印参数(层厚、黏结剂饱和度、打印速度、液滴间距和线间距、干燥时间)、后处理工艺(固化脱脂、烧结、渗透)。喷射粘接技术是未来关键材料增材制造的重要发展方向,在对应材料开发、黏结剂设计与后处理工艺方面将有广阔的研究与应用前景。 展开更多
关键词 增材制造 黏结剂喷射 粉末 黏结剂 打印参数 后处理
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TiH_(2)粉末烧结研究进展
5
作者 陈刚 曹鹏 +1 位作者 LISS Klaus-Dieter 曲选辉 《精密成形工程》 北大核心 2021年第2期62-66,共5页
目的研究烧结温度、升温速率、压制压力分别对TiH2粉末压坯脱氢相演变过程以及显微组织的影响规律。方法采用氢化钛(TiH2)粉末为原料,经过压制和真空烧结制备粉末冶金Ti材料,结合原位中子粉末衍射、差示扫描量热法等技术,表征TiH2粉末... 目的研究烧结温度、升温速率、压制压力分别对TiH2粉末压坯脱氢相演变过程以及显微组织的影响规律。方法采用氢化钛(TiH2)粉末为原料,经过压制和真空烧结制备粉末冶金Ti材料,结合原位中子粉末衍射、差示扫描量热法等技术,表征TiH2粉末压坯在烧结过程中的显微形貌及相变过程。结果在真空烧结条件下,TiH2粉末压坯的脱氢相变反应过程为:δ-Ti(H)→δ-Ti(H)+α-Ti(H)→δ-Ti(H)+β-Ti(H)+α-Ti(H)→β-Ti(H)+α-Ti(H)+α-Ti→α-Ti;升温速率的增加会延缓TiH2的相变过程及动力学。结论TiH2粉末坯体的压制压力越大,烧结时TiH2脱氢并释放氢气导致坯体内部的气压越高,从而导致TiH2坯体的烧结致密化程度较低。 展开更多
关键词 钛及钛合金 粉末 烧结 脱氢 相变
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近球形TC4钛合金粉末注射成形 被引量：2
6
作者 田汉清 陈刚 +4 位作者 刘畅 魏敬浩 韩龙晓 秦明礼 曲选辉 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期110-115,共6页
以低成本的氢化脱氢(HDH)TC4钛合金粉末为原料,通过气流磨(Jet-milled,JMed)技术对粉末进行整形改性,并进行了注射成形工艺研究。其中,分别以HDH、JMed HDH和气雾化球形(GA)3种粉末为原料,研究并对比了不同粉末原料注射成形的喂料极限... 以低成本的氢化脱氢(HDH)TC4钛合金粉末为原料,通过气流磨(Jet-milled,JMed)技术对粉末进行整形改性,并进行了注射成形工艺研究。其中,分别以HDH、JMed HDH和气雾化球形(GA)3种粉末为原料,研究并对比了不同粉末原料注射成形的喂料极限装载量、烧结致密度、杂质含量、显微组织及力学性能等。结果表明,经气流磨处理后的JMed粉末形貌呈近球形,其球形度较未处理原始HDH粉末得到了显著提高,其喂料极限装载量(体积分数)较未处理原始HDH粉末提高了6%,在1300℃烧结2 h后,JMed粉末烧结件的致密度为98.3%,高于原始HDH粉末烧结件的致密度(95.3%),且与GA粉末烧结件的致密度(98.4%)相当;JMed粉末烧结件的室温抗拉强度为904.2 MPa,屈服强度为809.1 MPa,与GA粉末烧结件强度相当,断裂延伸率8.14%,显著优于原始HDH粉末烧结件。本研究制备的近球形HDH TC4粉末在注射成形领域展现出良好的应用前景。 展开更多
关键词 粉末注射成形 钛合金 烧结 粉体改性 显微组织 力学性能
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基于增材制造的异种金属一体化成形关键问题 被引量：4
7
作者 张百成 王泳翔 曲选辉 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第18期36-50,共15页
随着航空航天技术的发展关键部件性能需求逐渐提高,单一材料部件已经无法满足严苛服役条件下的性能需求,而异种金属材料的直接近净成形制备是航空航天、国防及军工等关键领域研究的重点方向。目前传统异种金属材料制备面临加工工艺与材... 随着航空航天技术的发展关键部件性能需求逐渐提高,单一材料部件已经无法满足严苛服役条件下的性能需求,而异种金属材料的直接近净成形制备是航空航天、国防及军工等关键领域研究的重点方向。目前传统异种金属材料制备面临加工工艺与材料物性匹配问题、界面缺陷控制以及一体化成形困难等诸多瓶颈,利用增材制造技术制备异种金属部件成为材料成形及增材制造领域的重要发展方向。本文介绍了定向能量沉积、激光选区熔化和电子束熔化在异种金属增材制造中的研究现状,对粉末铺放工艺、高能束与粉层适配性、全互溶合金析出相控制、非互溶材料高能束连接问题及界面成分分布控制进行了梳理与总结,并提出了解决方法。最后,对异种金属增材制造在航空航天领域的未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 增材制造 异种金属材料 定向能量沉积 选区激光熔化 电子束熔化
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旋锻复合铜包铍铜线材的组织性能 被引量：3
8
作者 万金风 赵帆 刘新华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期729-740,共12页
采用热旋锻-拉拔方法制备了直径为1.4 mm、包覆铜层厚度均匀、界面结合良好的铜包铍铜复合线材,研究了热旋锻、拉拔、中间退火和固溶形变时效对复合线材组织性能的影响。结果表明:合理的旋锻制度为旋锻温度700℃,单道次变形量50%,旋锻... 采用热旋锻-拉拔方法制备了直径为1.4 mm、包覆铜层厚度均匀、界面结合良好的铜包铍铜复合线材,研究了热旋锻、拉拔、中间退火和固溶形变时效对复合线材组织性能的影响。结果表明:合理的旋锻制度为旋锻温度700℃,单道次变形量50%,旋锻两道次,可获得良好的复合界面结合质量。线材拉拔过程中的合理中间退火工艺为(600℃,1 h),此时铍铜基本完成再结晶,界面层没有发生明显增厚,线材塑性相对较好,断后伸长率为38.5%。线材合理的固溶-形变-时效工艺为经780℃固溶10 min后变形拉拔40%,然后再经320℃时效2 h。此时线材综合力电性能较好,抗拉强度为896 MPa,导电率为50.5%IACS。 展开更多
关键词 铜包铍铜复合线材 旋锻 拉拔 退火 固溶-形变-时效 组织 性能
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预氧化对于HDH钛粉钝化性能的影响 被引量：1
9
作者 辛富生 陶麒鹦 +3 位作者 田汉清 陈刚 秦明礼 曲选辉 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期940-950,共11页
在100~600℃温度区间对氢化脱氢(HDH)钛粉进行预氧化处理,研究钛粉表面状态对其钝化性能的影响规律及内在机理。利用SEM、XRD、HRTEM、XPS等对HDH钛粉显微形貌、相组成、杂质含量、表面氧化膜状态等特性进行表征与分析。结果表明:HDH钛... 在100~600℃温度区间对氢化脱氢(HDH)钛粉进行预氧化处理,研究钛粉表面状态对其钝化性能的影响规律及内在机理。利用SEM、XRD、HRTEM、XPS等对HDH钛粉显微形貌、相组成、杂质含量、表面氧化膜状态等特性进行表征与分析。结果表明:HDH钛粉中的氧含量随着预氧化温度的提高而增加,但预氧化处理后的HDH钛粉抗环境氧化(钝化)性能得到明显改善;经100℃、400℃预氧化处理钛粉及未经处理的钛粉在干燥空气中储存60 d,钛粉增氧率分别为24%、13%和50%,即预氧化钛粉的钝化效果比未经预氧化处理的粉末更好。这是因为预氧化处理的钛粉表面形成了更为致密且稳定的TiO_(2)薄膜,能有效降低氧原子向基体内的扩散系数,从而延缓粉末氧化速率。然而,当预氧化温度高于500℃时,由于氧化膜中TiO_(2)含量相对减少,导致氧化膜的热稳定性下降,其钝化性能反而降低。 展开更多
关键词 钛 钛合金 粉末 钝化 氧化 氧化膜
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退火对黄铜包覆纯铜绞线组织和力学性能的影响 被引量：1
10
作者 雷宇 李永帅 +3 位作者 姜雁斌 赵帆 刘新华 谢建新 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期702-714,共13页
黄铜包覆纯铜绞线是电气化铁路综合接地系统的关键地线材料,目前主要采用套管拉拔法加工。本文采用连铸复合-拉拔加工新工艺制备了黄铜包覆纯铜绞线,研究了退火温度和时间对拉拔态复合线材微观组织、性能、界面和拉伸断裂行为的影响。... 黄铜包覆纯铜绞线是电气化铁路综合接地系统的关键地线材料,目前主要采用套管拉拔法加工。本文采用连铸复合-拉拔加工新工艺制备了黄铜包覆纯铜绞线,研究了退火温度和时间对拉拔态复合线材微观组织、性能、界面和拉伸断裂行为的影响。结果表明:当退火时间固定为1 h时,随着退火温度的升高,纯铜芯线和黄铜包覆层再结晶程度增大,二者分别在275℃和300℃完成再结晶。在退火温度200~300℃、退火时间0.5~1 h的范围内,随退火温度升高和退火时间的延长,复合线材的硬度和抗拉强度快速下降,断后伸长率快速提高。随退火温度的提高和退火时间的延长,黄铜/纯铜界面的扩散层厚度增厚,从(250℃, 1 h)退火条件下的4.0μm增加至(400℃, 1 h)的7.2μm,或从(300℃, 0.5 h)时的4.3μm增加至(300℃, 2 h)时的8.1μm。综合考虑各种因素,推荐的合理退火条件为(300~350℃, 1 h)。在该条件下退火后,线材的断后伸长率由拉拔态的3%大幅度升高至约40%;黄铜包覆层的拉伸断裂模式由退火前的解理断裂转变为韧性断裂,有利于提升贯通地线的服役安全性和延长服役寿命。 展开更多
关键词 贯通地线 复合线材 退火 组织性能 界面 断裂行为
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