液浮粉末床激光增材制造过程温度研究

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作者 孙一卓 张磊 +1 位作者 林峰 梁啸宇 《电加工与模具》 北大核心 2024年第4期55-60,共6页

在激光粉末床增材制造技术中,由于激光的高功率密度和粉末床的低导热性,生产的成形件内存在由快速交变的温度梯度导致的残余应力。使用液浮技术,即用熔融的金属锡代替下层粉末,可实现降低成形件应力和细化晶粒的效果。在考虑温度相关物... 在激光粉末床增材制造技术中,由于激光的高功率密度和粉末床的低导热性,生产的成形件内存在由快速交变的温度梯度导致的残余应力。使用液浮技术,即用熔融的金属锡代替下层粉末,可实现降低成形件应力和细化晶粒的效果。在考虑温度相关物性参数,对熔池进行简化的条件下,对有液浮情况建立瞬态介观模型,与粉末床情况下进行对比。结果表明:液浮情况下降低温度梯度,可使冷却速度加快约10%。在液浮成形件组织中发现平均尺寸5μm的晶粒,明显小于传统LPBF技术获得组织,验证了冷却速度计算结果。 展开更多

关键词 液浮粉末床 温度梯度 冷却速度 数值模拟

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基于生物三维打印的体外药筛模型构建

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作者 胡晨钰君 盖可 +2 位作者 徐才哲 周玉杰 张磊 《电加工与模具》 北大核心 2024年第2期56-59,66,共5页

以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细... 以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细胞特异性蛋白的表达,在功能上与空白对照组及二维细胞组进行对比。结果表明,相较于空白组及二维细胞培养组,打印完成的体外药筛模型弹性模量稳定,内部形成适合细胞生长的多孔结构,证明具有较好的生物相容性与结构稳定性,对于胰岛素分子的筛选中有着显著优势。 展开更多

关键词 生物三维打印 血脑屏障 药筛模型 渗透性

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金属粉末床熔融工艺在线监测技术综述 被引量：18

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作者 赵德陈 林峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第17期2100-2110,2118,共12页

金属粉末床熔融技术是近年来迅速发展起来的一种先进制造技术,在航空航天、生物医疗、汽车等领域获得广泛关注,但工艺可重复性差和稳定性不足等缺点限制了该技术的进一步工业应用。在线监测技术能够及时探测成形状态和缺陷,消除上述工... 金属粉末床熔融技术是近年来迅速发展起来的一种先进制造技术,在航空航天、生物医疗、汽车等领域获得广泛关注,但工艺可重复性差和稳定性不足等缺点限制了该技术的进一步工业应用。在线监测技术能够及时探测成形状态和缺陷,消除上述工艺问题对该技术发展的限制。从铺粉过程监测、粉末床检测、熔融过程监测和熔融层检测等方面综述了金属粉末床熔融工艺在线监测技术的研究现状,分析了现有技术的不足,总结了其今后的发展趋势。 展开更多

关键词 金属增材制造 粉末床熔融 在线监测 研究现状 发展趋势

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电子束选区熔化成形工艺与组织模拟 被引量：4

4

作者 李宏新 李阳 +4 位作者 余业锋 阚文斌 郭超 马旭龙 林峰 《电加工与模具》 2021年第S01期5-15,共11页

电子束选区熔化作为一种新型金属增材制造工艺具有能量利用率高、成形效率高、材料适应性广等优点,适用于钛合金、钛铝合金、高温合金等材料的成形加工,在航空航天、生物医疗等领域具有广泛应用前景。介绍了电子束选区熔化的技术原理,... 电子束选区熔化作为一种新型金属增材制造工艺具有能量利用率高、成形效率高、材料适应性广等优点,适用于钛合金、钛铝合金、高温合金等材料的成形加工,在航空航天、生物医疗等领域具有广泛应用前景。介绍了电子束选区熔化的技术原理,总结近年来国内外该技术的装备发展、工艺研究、材料开发及工艺仿真的研究现状与进展,并展望未来发展方向。 展开更多

关键词 电子束选区熔化 增材制造 材料成形 模拟

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电子束粉末床熔融增材制造装备发展综述 被引量：3

5

作者 焦沫涵 龙宏宇 +2 位作者 梁啸宇 周俊 林峰 《精密成形工程》 北大核心 2023年第11期9-20,共12页

电子束粉末床熔融(EB-PBF)增材制造技术具备成形效率高、成形零件应力低等优势,适用于高温合金、高熔点金属的成形,在航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。对电子束粉末床熔融装备的研究情况进行了概述,回顾了EB-PBF装备的发... 电子束粉末床熔融(EB-PBF)增材制造技术具备成形效率高、成形零件应力低等优势,适用于高温合金、高熔点金属的成形,在航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。对电子束粉末床熔融装备的研究情况进行了概述,回顾了EB-PBF装备的发展历程,汇总分析了国内外主要厂商的装备特点及研发进展,综述了抗吹粉、多材料、多束流复合3个方面装备的关键改进与创新方法。在此基础上,着重介绍了离子中和、机械装置屏蔽、近红外预热等新型成形舱改进方案,及其对工艺过程稳定性的提升效果;介绍了新型铺送粉装置改进方案对多材料成形的潜力,即该方案可有效满足多材料成形、成形效率提高等需求;此外提出并实现了多电子枪同幅加热成形、电子束-激光复合成形等突破传统单电子枪加工思路的新型成形技术。最后,总结了该方向的研究进展并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 增材制造 电子束粉末床熔融 电子束选区熔化 装备 材料加工

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用于电子束增减材技术的电子束气化切割工艺研究 被引量：2

6

作者 李宏新 林峰 《电加工与模具》 2022年第5期53-57,63,共6页

电子束选区熔化具有能量吸收率高、成形效率高等优势,但其成形件表面粗糙度较差。对此,提出一种基于电子束选区熔化和电子束切割复合的电子束增减材技术,利用现有电子束选区熔化设备开发出针对316L不锈钢的跳转点扫和跳转线扫两种电子... 电子束选区熔化具有能量吸收率高、成形效率高等优势,但其成形件表面粗糙度较差。对此,提出一种基于电子束选区熔化和电子束切割复合的电子束增减材技术,利用现有电子束选区熔化设备开发出针对316L不锈钢的跳转点扫和跳转线扫两种电子束切割方法,均获得深度大于1 mm的切割槽。结果表明:跳转线扫模式所得切割槽的深宽比更大且槽宽上下一致,其切割效率约为跳转点扫模式的8倍;跳转线扫模式得到的最优切割槽侧表面粗糙度优于Ra10μm,且热影响区沿着切割槽向下逐渐减小;将跳转线扫切割方法与电子束选区熔化相结合,得到的成形件侧表面粗糙度从Ra25μm以上降至约Ra12μm。 展开更多

关键词 电子束切割 电子束选区熔化 增减材制造

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一种新型的基于交变滞惯力与静电力复合的微滴喷射技术

7

作者 赵振昊 林峰 《电加工与模具》 2018年第6期44-47,共4页

提出了一种新型的基于交变滞惯力与静电力复合的微滴喷射技术,可快速、精确、定量、定速地喷射微小液滴。利用该技术设计并搭建了一台基于交变滞惯力与静电力复合的微滴喷射系统,主要由喷射系统、运动系统及观测系统组成,利用该系统打... 提出了一种新型的基于交变滞惯力与静电力复合的微滴喷射技术,可快速、精确、定量、定速地喷射微小液滴。利用该技术设计并搭建了一台基于交变滞惯力与静电力复合的微滴喷射系统,主要由喷射系统、运动系统及观测系统组成,利用该系统打印了直径为15μm的微小液滴。 展开更多

关键词 微滴喷射 三维打印 交变滞惯力 静电力

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电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展 被引量：3

8

作者 钱虎虓 梁啸宇 +2 位作者 李阳 阚文斌 林峰 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-58,共13页

镍基高温合金是涡轮发动机和燃气轮机中的重要结构材料,然而其制件传统加工过程复杂、成本高昂且原材料利用率不高。电子束粉末床熔融(electron beam powder bed fusion,EBPBF)技术能够实现复杂结构制件近净成形,是一种高温合金成形的... 镍基高温合金是涡轮发动机和燃气轮机中的重要结构材料,然而其制件传统加工过程复杂、成本高昂且原材料利用率不高。电子束粉末床熔融(electron beam powder bed fusion,EBPBF)技术能够实现复杂结构制件近净成形,是一种高温合金成形的新方案。EBPBF技术实现了以Inconel 718、Inconel 625为代表的高温合金材料构件的成形,并且发展至能够成形无裂纹的高比例γ′相难焊镍基高温合金,甚至直接制备单晶体镍基高温合金构件,材料的性能达到了传统铸锻件的水平。本文回顾近年来以EBPBF镍基高温合金作为研究对象的相关文献,从工艺过程、组织调控、力学性能等角度对EBPBF制备镍基高温合金构件研究现状进行分析总结,并对未来的研究工作提出了展望。 展开更多

关键词 高温合金 增材制造 电子束粉末床熔融 形性调控 力学性能

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电子束选区熔化线能量密度对钛铝合金粉末中铝元素挥发的影响 被引量：7

9

作者 周俊 周斌 +2 位作者 李宏新 钱亚 林峰 《电加工与模具》 2018年第4期52-56,共5页

电子束选区熔化具有高能量利用率、高真空环境及粉末床能预热至1000℃以上等特点,可有效避免钛铝合金出现裂纹和氧化现象。但电子束选区熔化会产生元素挥发,严重时会改变合金粉末的元素成分,最终影响合金零件的组织和性能。基于电子束... 电子束选区熔化具有高能量利用率、高真空环境及粉末床能预热至1000℃以上等特点,可有效避免钛铝合金出现裂纹和氧化现象。但电子束选区熔化会产生元素挥发,严重时会改变合金粉末的元素成分,最终影响合金零件的组织和性能。基于电子束扫描线能量密度对电子束选区熔化工艺中Ti47Al2Cr2Nb合金铝元素的挥发及其抑制进行了研究和探讨。结果表明:当电子束线能量密度从1680 J/m增加到2880 J/m时,制备试样的铝元素原子比例从43%逐渐减小到35%,随后又变大到37%;当电子束线能量密度为2160、2400 J/m时,电子束选区熔化试样的显微组织出现等轴化倾向,变为椭圆状组织。为了减少铝元素的挥发,电子束选区熔化输入的线能量密度须控制在约1680 J/m。 展开更多

关键词 电子束选区熔化 钛铝合金 挥发 铝元素

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电子束粉末床熔融制备钛铝基金属间化合物研究进展 被引量：4

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作者 梁啸宇 张磊 林峰 《精密成形工程》 北大核心 2022年第11期81-97,共17页

钛铝基金属间化合物是一种理想的高温结构材料,但因存在室温塑性差、加工困难等不足而限制了其发展与应用。电子束粉末床熔融(Electron Beam Powder Bed Fusion,EB−PBF)技术能够实现近净成形,其加工中的低热应力特点适宜脆性材料的制备... 钛铝基金属间化合物是一种理想的高温结构材料,但因存在室温塑性差、加工困难等不足而限制了其发展与应用。电子束粉末床熔融(Electron Beam Powder Bed Fusion,EB−PBF)技术能够实现近净成形,其加工中的低热应力特点适宜脆性材料的制备,是近年来广受关注的新型钛铝基金属间化合物成形方法。对用电子束粉末床熔融制备的钛铝基金属间化合物进行了介绍,并对近年来发表的以EB−PBF钛铝材料为研究对象的相关文献进行了综述。从工艺、后处理和性能表征等角度对目前的研究现状进行了分析总结,并对未来的研究工作提出了展望。 展开更多

关键词 金属间化合物 钛铝 增材制造 电子束粉末床熔融 电子束选区熔化

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电子束选区熔化过程电子光学监测系统研究 被引量：5

11

作者 赵德陈 张磊 林峰 《电加工与模具》 2019年第6期51-56,共6页

电子束选区熔化技术是一种先进的金属粉末床熔融增材制造技术,近年来在航空航天、生物医疗和汽车等领域获得广泛关注和应用,但仍存在稳定性不足和可重复性差等问题,质量控制是一种有效的解决方案,但目前缺少有效的在线监测手段。针对电... 电子束选区熔化技术是一种先进的金属粉末床熔融增材制造技术,近年来在航空航天、生物医疗和汽车等领域获得广泛关注和应用,但仍存在稳定性不足和可重复性差等问题,质量控制是一种有效的解决方案,但目前缺少有效的在线监测手段。针对电子束选区熔化的在线监测问题,提出了一种基于双探测器对称布置的电子光学监测系统,实现了对选区熔化过程的原位监测。研究结果表明,该检测系统具有较高的成像精度,所拍摄电子光学图像能表征丰富的形貌信息,且基于多方位传感信息可实现成形层的形貌特征识别和成形质量分析。 展开更多

关键词 电子束选区熔化 在线监测 电子光学成像

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电子束与激光复合选区熔化系统的开发 被引量：6

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作者 李宏新 周斌 林峰 《电加工与模具》 2018年第A01期59-63,共5页

电子束选区熔化与激光选区熔化是两种主要的基于粉末床的增材制造技术。电子束选区熔化技术具有效率高、温度高、材料适应性更广等特点,但成形精度较低;激光选区熔化技术的成形精度高、制件表面光洁度好,但效率较低。提出将两种选区熔... 电子束选区熔化与激光选区熔化是两种主要的基于粉末床的增材制造技术。电子束选区熔化技术具有效率高、温度高、材料适应性更广等特点,但成形精度较低;激光选区熔化技术的成形精度高、制件表面光洁度好,但效率较低。提出将两种选区熔化技术结合,以实现具有更高效率、更高精度和更高材料适应性的电子束与激光复合选区熔化的新型增材制造技术。将电子束和激光两种扫描系统结合于同一片成形区域,通过坐标转换实现电子束与激光的复合扫描;针对真空环境下熔融金属蒸发导致激光器所用镜片失效的问题,设计了一套真空室内防蒸镀装置,以保证激光器可在金属蒸汽环境下长时间连续工作;分析了防蒸镀镜片的平行度对激光扫描精度的影响,提出采用高精度防蒸镀镜片来避免因镜片旋转导致激光扫描的误差。 展开更多

关键词 电子束选区熔化 激光选区熔化 复合 防蒸镀

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选区熔化工艺的细观力学模拟研究现状

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作者 钱亚 闫文韬 林峰 《电加工与模具》 2017年第6期46-52,共7页

选区熔化工艺具有物理过程复杂、时间空间分辨率极高的特征,借助模拟方法可深入理解该过程的物理机制并为工艺提供参考。区别于宏观尺度的有限元热传导模型,基于粉床的细观力学模型可跟踪描述表面形貌,分析成形缺陷。首先,回顾了近年来... 选区熔化工艺具有物理过程复杂、时间空间分辨率极高的特征,借助模拟方法可深入理解该过程的物理机制并为工艺提供参考。区别于宏观尺度的有限元热传导模型,基于粉床的细观力学模型可跟踪描述表面形貌,分析成形缺陷。首先,回顾了近年来在粉床细观力学模拟方面的工作,包括用离散元方法模拟铺粉和计算流体力学方法模拟选区熔化、流动及凝固的过程。在此基础上,详细介绍了构建多物理模型的技术方法,比较多物理场对铺粉/成形的影响。最后,结合离散元与计算流模型实现了选区熔化单道、多道及多层的成形,并分析了工艺参数的影响。 展开更多

关键词 选区熔化 细观模拟 多物理

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