文中针对激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,L-PBF)制造的GH3536样品,采用了不同的后处理工艺,并对其微观组织、力学性能和残余应力进行了分析.结合激光冲击强化技术,开展了构件表面残余应力调控,探究了热处理与激光冲击强化工艺...文中针对激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,L-PBF)制造的GH3536样品,采用了不同的后处理工艺,并对其微观组织、力学性能和残余应力进行了分析.结合激光冲击强化技术,开展了构件表面残余应力调控,探究了热处理与激光冲击强化工艺顺序对残余应力的影响.结果表明,热处理中巨大的冷却应力撕裂了部分孔隙,同时,热处理不能完全消除构件表面约为+90 MPa的残余拉应力.随着冲击次数增加,残余应力的改善效果更显著,冲击两次后构件近表面呈现残余压应力状态,约为−350 MPa.相比在热处理前进行激光冲击强化,在热处理后进行强化更有利于残余拉应力的调控,从而实现性能的综合提升.文中研究结果为GH3536构件的增材制造及后处理工艺提供了新的思路,同时为其在航空航天领域的工程应用奠定基础.展开更多
聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)材料作为典型的轻质高性能聚合物材料,在医疗航空航天等领域获得了大量应用,PEEK材料的增材制造技术可以实现复杂零部件的结构功能一体化制造。针对聚醚醚酮粉末床熔融(powder bed fusion,PBF)系统...聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)材料作为典型的轻质高性能聚合物材料,在医疗航空航天等领域获得了大量应用,PEEK材料的增材制造技术可以实现复杂零部件的结构功能一体化制造。针对聚醚醚酮粉末床熔融(powder bed fusion,PBF)系统加工温度高、易翘曲的难题,开展了聚醚醚酮粉末床熔融系统多工艺参数优化与成形性能研究,通过工艺成形过程模拟仿真,揭示了激光功率等核心参数对温度场的影响规律。在成形工艺仿真基础上,开展了成形工艺参数优化试验,建立了工艺参数与拉伸力学性能以及翘曲率的对应关系,获得了拉伸强度86 MPa,断裂伸长率3.7%的优异力学性能,并最终实现了颅骨植入物的高精度增材制造。展开更多
碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行...碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行为实现SiC的高效抛光。本研究结合单颗磨粒去除行为分析模型与芬顿催化反应原理,设计四因素三水平正交实验,探究抛光工具Fe_(3)O_(4)磁性颗粒质量分数、抛光液H_(2)O_(2)浓度、抛光速度及外部磁场强度等对Si C材料去除率和表面粗糙度的影响规律。通过理论分析与实验研究发现,抛光速度对材料去除率的影响最为显著(48.35%),而抛光液H_(2)O_(2)浓度对表面粗糙度的影响占主导作用(51.15%),在Fe_(3)O_(4)质量分数6 wt%、H2 O 2浓度9 wt%、抛光速度40 r/s及磁场强度300 m T的优化工艺参数实验条件下,SiC试件表面粗糙度由初始的1.688μm降至0.267μm,材料去除率可达3.842μg/h,揭示了氧化层生成速率与机械去除效率协同作用对磁流变弹性体工具抛光过程的影响规律,为复杂曲面SiC光学元件的可控柔性抛光提供了理论依据与工艺参考。展开更多
文摘聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)材料作为典型的轻质高性能聚合物材料,在医疗航空航天等领域获得了大量应用,PEEK材料的增材制造技术可以实现复杂零部件的结构功能一体化制造。针对聚醚醚酮粉末床熔融(powder bed fusion,PBF)系统加工温度高、易翘曲的难题,开展了聚醚醚酮粉末床熔融系统多工艺参数优化与成形性能研究,通过工艺成形过程模拟仿真,揭示了激光功率等核心参数对温度场的影响规律。在成形工艺仿真基础上,开展了成形工艺参数优化试验,建立了工艺参数与拉伸力学性能以及翘曲率的对应关系,获得了拉伸强度86 MPa,断裂伸长率3.7%的优异力学性能,并最终实现了颅骨植入物的高精度增材制造。
文摘碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行为实现SiC的高效抛光。本研究结合单颗磨粒去除行为分析模型与芬顿催化反应原理,设计四因素三水平正交实验,探究抛光工具Fe_(3)O_(4)磁性颗粒质量分数、抛光液H_(2)O_(2)浓度、抛光速度及外部磁场强度等对Si C材料去除率和表面粗糙度的影响规律。通过理论分析与实验研究发现,抛光速度对材料去除率的影响最为显著(48.35%),而抛光液H_(2)O_(2)浓度对表面粗糙度的影响占主导作用(51.15%),在Fe_(3)O_(4)质量分数6 wt%、H2 O 2浓度9 wt%、抛光速度40 r/s及磁场强度300 m T的优化工艺参数实验条件下,SiC试件表面粗糙度由初始的1.688μm降至0.267μm,材料去除率可达3.842μg/h,揭示了氧化层生成速率与机械去除效率协同作用对磁流变弹性体工具抛光过程的影响规律,为复杂曲面SiC光学元件的可控柔性抛光提供了理论依据与工艺参考。
