激光粉末床熔融对NiTi/Zr复合材料显微组织及性能的调控机制

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作者 李晟 唐柳琳 +4 位作者 闫星辰 邓朝阳 褚清坤 黄正华 郑李娟 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期191-198,共8页

采用激光粉末床熔融增材制造的NiTi形状记忆合金普遍存在延展性低、缺陷多、形状记忆性能调控困难等问题。针对此,通过在近等原子比NiTi合金粉末中加入质量分数为1%的ZrH_(2)粉末,形成NiTi/Zr金属基复合材料,以改善NiTi合金的成形性和... 采用激光粉末床熔融增材制造的NiTi形状记忆合金普遍存在延展性低、缺陷多、形状记忆性能调控困难等问题。针对此,通过在近等原子比NiTi合金粉末中加入质量分数为1%的ZrH_(2)粉末,形成NiTi/Zr金属基复合材料,以改善NiTi合金的成形性和力学性能,并通过工艺参数有效调控NiTi合金的相变性能。结果表明:Zr掺杂在合适的成形参数条件下有效抑制了球化现象,从而减少了未熔合缺陷。同时分析了Zr掺杂NiTi形状记忆复合材料的显微组织。结果表明:激光工艺参数能够改变Zr在NiTi基体中的状态,形成Zr单质、固溶体、析出相等不同显微组织。示差扫描量热仪和拉伸实验表明:Zr掺杂结合不同的工艺参数能够实现形状记忆性能调控,并在不显著改变弹性模量的前提下同时提高材料的抗拉强度和断裂韧性。 展开更多

关键词 激光粉末床熔融 NiTi/Zr金属基复合材料 力学性能 显微组织

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热处理对激光选区熔化WC 12Co复合材料组织和性能的影响

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作者 谢英星 戚文军 +2 位作者 王成勇 姚胜南 须颖 《热加工工艺》 北大核心 2022年第6期111-116,共6页

使用激光选区熔化技术制备了WC 12Co硬质合金样件,研究了不同的热处理工艺和冷却方式对成形试样截面金相组织、析出成分和显微硬度等性能的影响。结果表明:高温热处理工艺能使WC金相粒度更加均匀,W和C元素含量随着热处理温度的升高呈现... 使用激光选区熔化技术制备了WC 12Co硬质合金样件,研究了不同的热处理工艺和冷却方式对成形试样截面金相组织、析出成分和显微硬度等性能的影响。结果表明:高温热处理工艺能使WC金相粒度更加均匀,W和C元素含量随着热处理温度的升高呈现出先升高后降低的趋势,粘结相分布更加广泛且得到进一步强化,改善了SLM成形样件的性能,但过高的淬火温度(超过1300℃)将降低成形试件质量。最佳热处理工艺为1200℃热处理,保温30 min,油淬至室温。合适的热处理工艺可以提高WC 12Co硬质合金粘结相的硬度,1200℃高温淬火对合金粘结相硬度的提升较大,试件的显微硬度最高达到1384 HV,比热处理之前常温成形态的提高16.7%。 展开更多

关键词 WC 12Co 激光选区熔化 热处理 金相组织 显微硬度

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选区激光熔化工艺参数对Ti-6Al-4V成形质量的影响 被引量：21

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作者 李吉帅 戚文军 +3 位作者 李亚江 黎小辉 王沛 刘建业 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期65-69,91,共6页

选区激光熔化是一种利用高能束选择性熔化金属粉末进而直接制造复杂几何形状产品的增材制造技术。采用选区激光熔化成形Ti-6Al-4V样品,分析影响选区激光熔化成形质量的主要因素,采用体式显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、显微... 选区激光熔化是一种利用高能束选择性熔化金属粉末进而直接制造复杂几何形状产品的增材制造技术。采用选区激光熔化成形Ti-6Al-4V样品,分析影响选区激光熔化成形质量的主要因素,采用体式显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计系统研究了不同工艺参数对Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形样品的表面形貌、致密度、组织、显微硬度的影响规律。研究得出Ti-6Al-4V合金选区激光熔化成形的优选工艺参数为:扫描功率450W,扫描速度2 500mm/s,扫描间距0.07mm,该工艺参数下打印出的样品具有较为优良的成形质量,致密度高达97.8%,显微硬度平均值为446HV。 展开更多

关键词 选区激光熔化 增材制造 钛合金 工艺参数 致密度 成形质量

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粉体性能及选区激光熔化打印工艺对AlSi10Mg合金致密化行为的影响 被引量：18

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作者 段伟 赵哲 +8 位作者 吉红伟 卢洋 陈嘉星 倪培燊 邓欣 刘建业 戚文军 牛留辉 高文华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1685-1690,共6页

本研究重点探索了AlSi10Mg合金的粉体性能以及选区激光熔化(SLM)打印工艺对AlSi10Mg合金粉体致密化行为的影响。通过对两种粒度组成不同的球形AlSi10Mg合金粉体在选区激光熔化(SLM)工艺过程中致密化行为的研究,发现AlSi10Mg粉体粒度组成... 本研究重点探索了AlSi10Mg合金的粉体性能以及选区激光熔化(SLM)打印工艺对AlSi10Mg合金粉体致密化行为的影响。通过对两种粒度组成不同的球形AlSi10Mg合金粉体在选区激光熔化(SLM)工艺过程中致密化行为的研究,发现AlSi10Mg粉体粒度组成对SLM打印过程中的致密化程度有关键性影响:粗粉含量较高,更有利于较高致密度的SLM打印件的制备。通过选取上述两种粉体中SLM打印性能较高的AlSi10Mg粉体,采用Box-Behnken响应曲面实验设计系统探索了SLM工艺参数对打印件致密度的影响规律,获得了SLM打印工艺参数与打印件相对密度的定量关系模型。研究发现,SLM打印参数中对AlSi10Mg合金相对密度的影响程度从大到小依次为:激光功率、扫描速度、扫描间距;当激光功率为375 W、扫描速度为2 000 mm/s、扫描间距为50μm时,AlSi10Mg打印件的相对密度值可达到98.26%,抗拉强度可达487 MPa。 展开更多

关键词 增材制造 选区激光熔化 AlSi10Mg合金粉体 BOX-BEHNKEN设计 相对密度

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金属选区激光熔化的研究现状 被引量：47

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作者 田杰 黄正华 +3 位作者 戚文军 李亚江 刘建业 胡高峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A01期90-94,101,共6页

金属3D打印是目前增材制造技术中最具发展潜力和最前沿的技术。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印的重要分支,在传统方法无法制造的复杂异型结构件及工件制造的快速响应上具有极大优势,可解决传统方法加工过程中存在的长周期、高成本、难... 金属3D打印是目前增材制造技术中最具发展潜力和最前沿的技术。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印的重要分支,在传统方法无法制造的复杂异型结构件及工件制造的快速响应上具有极大优势,可解决传统方法加工过程中存在的长周期、高成本、难加工等技术难题,加工出传统制造方式无法加工的复杂金属零件。主要分析总结了目前选区激光熔化所涉及的基本原理、成型设备、材料特性、工艺参数和制造过程中常见的孔隙、球化、应力应变等问题,最后对金属3D打印的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 3D打印 增材制造 选区激光熔化

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激光选区熔化Ti-6Al-4V在医疗器械领域的研究现状 被引量：9

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作者 陈锦堂 郭紫莹 +3 位作者 王成勇 谭超林 胡映宁 刘建业 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期288-298,共11页

激光选区熔化技术(SLM)因其具备高复杂结构制造能力而在医疗器械制造上展现着独特的优势。近年来,SLM在医疗器械制造上日趋活跃,综述了基于激光选区熔化成形、应用于创伤外科医疗器械生产制造Ti-6Al-4V的研究现状。包括SLM成形Ti-6Al-4... 激光选区熔化技术(SLM)因其具备高复杂结构制造能力而在医疗器械制造上展现着独特的优势。近年来,SLM在医疗器械制造上日趋活跃,综述了基于激光选区熔化成形、应用于创伤外科医疗器械生产制造Ti-6Al-4V的研究现状。包括SLM成形Ti-6Al-4V的基础工艺、力学性能、细胞相容性三方面的研究进展,同时举例了一些基于SLM成形Ti-6Al-4V医疗器械的应用及案例。最后针对基于此技术制造医疗器械研究存在的问题进行了总结。尽管SLM成形Ti-6Al-4V在医疗领域发展相对缓慢,但现有的研究和潜力表明,随着基础制造研究的不断深入和临床不断的实践,创伤外科的精准治疗方案将无疑有望成为可能。 展开更多

关键词 光学制造 激光选区熔化技术 TI-6AL-4V 医疗器械

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扫描策略对激光选区熔化成型18Ni300马氏体时效钢打印质量和性能的影响 被引量：16

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作者 张佳琪 王敏杰 +2 位作者 刘建业 牛留辉 王金海 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期105-113,共9页

为研究扫描策略对成型零件打印质量和性能的影响规律,采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术,选用单向填充重复扫描策略(X扫描)、90°交替变向填充扫描策略(XY扫描)、条形分区变向填充扫描策略(S扫描)和棋盘格分区变... 为研究扫描策略对成型零件打印质量和性能的影响规律,采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术,选用单向填充重复扫描策略(X扫描)、90°交替变向填充扫描策略(XY扫描)、条形分区变向填充扫描策略(S扫描)和棋盘格分区变向填充扫描策略(C扫描)打印18Ni300马氏体时效钢,系统地研究不同扫描策略对打印零件表面形貌、致密度、组织物相和力学性能的影响规律,分析不同扫描策略拉伸性能在不同成型方向上的各向异性。结果表明:分区扫描策略的打印质量和性能优于X扫描策略和XY扫描策略。究其原因在于,在打印过程中分区扫描策略可将打印表面划分成多个区域进行加工,提高了每一层的冷却凝固速率。相比于X扫描策略和XY扫描策略,分区扫描策略的扫描方向呈周期性变化,不仅有利于填补上一层熔道的凸起和搭接孔隙,而且可以减少热量积累,有利于提高试样性能。 展开更多

关键词 激光选区熔化 扫描策略 18Ni300马氏体时效钢 打印质量 分区扫描

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激光选区熔化3D打印AlSi10Mg合金的铺粉厚度 被引量：9

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作者 史振伟 王敏杰 +5 位作者 戚文军 牛留辉 刘建业 张佳琪 刘煜 王金海 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期959-964,共6页

基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10^(-5) g/(s·mm^(2)),孔隙率... 基于铺粉厚度优选出的3个工艺参数组合,分析了工艺参数组合对激光选区熔化技术成形AlSi10Mg合金试样基本性能的影响。3个工艺参数组合成形的试样硬度均高于63HRB,上表面单位面积磨损量均低于1.5×10^(-5) g/(s·mm^(2)),孔隙率在0.05%以下,抗拉强度高于440 MPa,成形的测试试样尺寸误差均在±0.1 mm以内。试样上表面的表面粗糙度Ra在4μm以下,侧表面的表面粗糙度Ra在5μm以下。铺粉厚度30μm的试样表面质量最优。 展开更多

关键词 激光选区熔化 铺粉厚度 AlSi10Mg合金 3D打印

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12Cr9NiAlMo模具钢的选区激光熔化成形工艺优化及热处理后的组织和性能 被引量：5

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作者 王金海 仪传明 +2 位作者 肖罡 万可谦 王文韫 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期49-55,共7页

通过正交试验研究了激光功率、扫描间距、扫描速度等工艺参数对选区激光熔化成形12Cr9NiAlMo模具钢相对密度的影响,获得最佳工艺参数;研究了固溶时效处理后最优工艺成形试样的组织和性能.结果表明:激光功率对成形试样相对密度的影响程... 通过正交试验研究了激光功率、扫描间距、扫描速度等工艺参数对选区激光熔化成形12Cr9NiAlMo模具钢相对密度的影响,获得最佳工艺参数;研究了固溶时效处理后最优工艺成形试样的组织和性能.结果表明:激光功率对成形试样相对密度的影响程度最大,其次为扫描间距,最优工艺参数为激光功率325 W、扫描间距0.10mm、扫描速度1 000mm·s^(-1),此时相对密度为99.22%;热处理后最优工艺成形试样中部分残余奥氏体转变为马氏体,并析出大量细小NiAl相,抗拉强度、屈服强度和硬度相比于未热处理分别提高了62.1%,59.6%,41.2%,断后伸长率和冲击吸收功降低了40.0%,81.3%. 展开更多

关键词 12Cr9NiAlMo模具钢 选区激光熔化 固溶时效处理

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TiB2涂层刀具制备及干铣削Ti-6Al-4V磨损行为研究? 被引量：5

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作者 刘杰 朱水生 +3 位作者 邓欣 刘建业 王忠平 屈志 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期47-55,共9页

由于切削过程中产生高温、刀具粘结与氧化严重,钛合金切削尤其是干切削,一直是刀具行业的重大挑战之一,而在刀具表面添加涂层是提高钛合金切削刀具寿命的有效途径。利用脉冲磁控溅射技术制备了TiB2涂层刀具,以相同基体的无涂层刀具为对... 由于切削过程中产生高温、刀具粘结与氧化严重,钛合金切削尤其是干切削,一直是刀具行业的重大挑战之一,而在刀具表面添加涂层是提高钛合金切削刀具寿命的有效途径。利用脉冲磁控溅射技术制备了TiB2涂层刀具,以相同基体的无涂层刀具为对照,干铣削Ti-6Al-4V钛合金,切削速度从30~100 m/min变化,研究TiB2涂层刀具的切削性能与失效机理。所制备的TiB2涂层具有(100)择优取向的六方晶体结构,组织致密。涂层硬度可高达4000 HV。切削实验发现,在30 m/min的低速时,TiB2涂层刀具的切削寿命超过无涂层刀具57%之多,当切削速度加倍到60 m/min时,刀具寿命未见下降。当切削速度增加到100 m/min时,TiB2涂层刀具与无涂层刀具切削寿命相当。TiB2涂层刀具表面氧化所产生的B2O3液化膜,起自润滑作用,可充分减少钛合金的粘结,降低摩擦力。因此,在TiB2或B2O3消失之前,TiB2涂层刀具均有良好表现。在100 m/min时,切削高温造成B2O3强烈挥发,且TiB2被氧化为多孔疏松的TiO2,刀具寿命急剧下降到无涂层刀具的水平。 展开更多

关键词 TIB2涂层 TI-6AL-4V 刀具磨损 氧化行为 干铣削

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增材制造金属玻璃的研究进展 被引量：4

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作者 李翠芹 黄正华 +3 位作者 徐春杰 张忠明 刘建业 胡高峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期163-167,共5页

金属玻璃(即非晶合金)具有较高的强度、硬度和耐磨性,优异的耐腐蚀性能等,目前已被广泛应用于制备棒球杆、传感器、电磁铁芯、变压器等。增材制造(即3D打印)技术集节约材料、可个性化定制复杂几何件优点于一身,现被广泛研究和应用。目... 金属玻璃(即非晶合金)具有较高的强度、硬度和耐磨性,优异的耐腐蚀性能等,目前已被广泛应用于制备棒球杆、传感器、电磁铁芯、变压器等。增材制造(即3D打印)技术集节约材料、可个性化定制复杂几何件优点于一身,现被广泛研究和应用。目前已掀起了3D打印金属玻璃的研究热潮。本文主要综述了3D打印金属玻璃的研究进展,在此基础上探讨了其存在的问题以及解决办法。采用优化的工艺参数和扫描策略可部分避免这些问题,对热影响区的温度分布与工艺参数之间的关系模拟研究是解决3D打印成形致密块体金属玻璃问题的关键。 展开更多

关键词 非晶合金 增材制造 块体金属玻璃

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