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选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响

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红外与激光工程 2019年第2期48卷 141-148页

作者：严惠王霄梁绘昕田宗军谢德巧徐国建南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 南京中科煜宸激光技术有限公司江苏南京210038

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力,研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验,并运用面结构光及X射线衍射检测方... 详细信息

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力,研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验,并运用面结构光及X射线衍射检测方法对基底变形及沉积层残余应力进行测量。结果表明:不同选区顺序对成形件基底变形及残余应力影响显著,采用由外而内选区顺序可大幅减小基底变形,与随机选区顺序相比,基底最大变形量降低60%,但是在沉积层引入了较大的残余应力,最大残余应力达到了392 MPa;随机选区顺序下沉积层残余应力量级较小,最大残余应力仅约93 MPa,残余应力分布更为均匀。因此,分别采用由外而内及随机选区顺序进行前后期成形有利于减小和平衡大尺寸TC4成形件基底变形及残余应力。

关键词：激光直接制造分区扫描策略选区顺序变形残余应力

面向骨科植入物的仿生多孔结构设计与制造方法

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中国机械工程 2022年第23期33卷 2844-2850页

作者：焦晨晁龙朱磊沈理达梁绘昕戴宁王长江孙骏南京航空航天大学机电学院南京210016 南京大学医学院附属鼓楼医院南京210008 萨塞克斯大学布莱顿英国BN19RH 江苏省药品不良反应监测中心南京210002

采用激光选区熔化及陶瓷光固化技术制备了具有多孔特征的金属骨支架与陶瓷骨支架,采用压缩试验评价了两种骨支架的力学性能,采用体外培养MC3T3-E1细胞的方式评估了骨支架的生物相容性。研究结果表明,支架不规则度和孔隙率的变化均会影... 详细信息

采用激光选区熔化及陶瓷光固化技术制备了具有多孔特征的金属骨支架与陶瓷骨支架,采用压缩试验评价了两种骨支架的力学性能,采用体外培养MC3T3-E1细胞的方式评估了骨支架的生物相容性。研究结果表明,支架不规则度和孔隙率的变化均会影响支架的力学性能与生物性能;金属支架具有更优良的力学性能,陶瓷支架具有更接近松质骨的力学性能;不规则孔隙有助于细胞附着,使骨支架具有更好的生物相容性。

关键词：支架增材制造多孔结构力学性能生物相容性

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选区激光熔化成型悬垂结构特征模拟分析

航空学报 2018年第7期39卷 234-242页

作者：林会杰沈理达姜金辉谢德巧梁绘昕范钦春南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 南京中科煜宸激光技术有限公司南京210046

针对选区激光熔化成型悬垂结构过程进行温度场与应力场模拟。利用有限元分析软件建立三维瞬态选区激光熔化成型悬垂结构的过程模型,分析加工过程温度场应力场分布情况及变化趋势。针对不同激光功率与扫描速度对悬垂结构成型质量的影响... 详细信息

针对选区激光熔化成型悬垂结构过程进行温度场与应力场模拟。利用有限元分析软件建立三维瞬态选区激光熔化成型悬垂结构的过程模型,分析加工过程温度场应力场分布情况及变化趋势。针对不同激光功率与扫描速度对悬垂结构成型质量的影响进行仿真分析与实验验证。分析结果表明,在选区激光熔化成型悬垂结构过程中,在激光扫描悬垂位置时熔池温度值明显高于激光扫描打印件中心位置时的熔池温度,成型件与基板接触的边角位置具有最大的残余应力,悬垂结构位置出现明显变形,在激光功率与扫描速度比值不变情况下,激光功率越大,悬垂结构位置变形越大。

关键词：选区激光熔化温度场仿真分析悬垂结构翘曲变形

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金属增材制造变形与残余应力的研究现状

南京航空航天大学学报 2019年第1期51卷 1-6页

作者：赵剑峰谢德巧梁绘昕肖猛沈理达田宗军南京航空航天大学机电学院南京210016 南京先进激光技术研究院南京210038

金属增材制造中的变形及残余应力对于成形过程及零件性能均会产生一定的影响,两者影响因素众多,在增材制造过程中的演化尚未明确揭示。本文综述了国内外关于金属增材制造变形和残余应力的研究现状,提出"约束力"新概念,为金属增材制造变... 详细信息

金属增材制造中的变形及残余应力对于成形过程及零件性能均会产生一定的影响,两者影响因素众多,在增材制造过程中的演化尚未明确揭示。本文综述了国内外关于金属增材制造变形和残余应力的研究现状,提出"约束力"新概念,为金属增材制造变形和残余应力机理的深入研究提供了新的方法。

关键词：金属增材制造变形残余应力约束力

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光固化生物陶瓷功能化研究进展

材料工程 2022年第7期50卷 30-39页

作者：焦晨梁绘昕叶昀张寒旭何志静杨友文沈理达侯锋南京航空航天大学增材制造研究所南京210016 南京大学医学院附属鼓楼医院医药生物技术国家重点实验室南京210008 江西理工大学生物增材制造研究所江西赣州341000 上海普利生机电科技有限公司上海200233

光固化制备陶瓷成为近年来快速发展的增材制造技术之一。生物陶瓷材料凭借良好的细胞相容性,在组织工程领域具有广阔前景,然而单一的生物陶瓷材料难以兼顾力学性能与生物相容性,其应用与推广受到极大限制。本文综述了适用于光固化的生... 详细信息

光固化制备陶瓷成为近年来快速发展的增材制造技术之一。生物陶瓷材料凭借良好的细胞相容性,在组织工程领域具有广阔前景,然而单一的生物陶瓷材料难以兼顾力学性能与生物相容性,其应用与推广受到极大限制。本文综述了适用于光固化的生物陶瓷材料改性及设计方法,重点讨论了材料改性、表面改性、结构设计以及微结构调控对于骨传导、骨诱导、抗菌、促进血管生成等生物性能及基础力学性能的综合影响,并指出通过改性及调控方法的组合探究多功能的实现及相互影响机理,能够充分实现光固化生物陶瓷的功能,推动其深层次应用。

关键词：光固化生物陶瓷改性结构调控功能化

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基体热累积对铝合金激光熔化沉积单道形貌的影响研究

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应用激光 2017年第1期37卷 51-58页

作者：冯秋娜田宗军梁绘昕高雪松肖猛南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 南京先进激光技术研究院江苏南京210038

基于激光熔化沉积技术,在6061铝合金表面进行了激光熔化沉积AlSi10Mg铝合金试验,并引入基体热累积因子X_R(红外测温仪监测的温度T_R与采集距离R的比值)来研究基体热累积对单道沉积层形貌的影响。结果表明,随着沉积的不断推进,X_R逐渐增... 详细信息

基于激光熔化沉积技术,在6061铝合金表面进行了激光熔化沉积AlSi10Mg铝合金试验,并引入基体热累积因子X_R(红外测温仪监测的温度T_R与采集距离R的比值)来研究基体热累积对单道沉积层形貌的影响。结果表明,随着沉积的不断推进,X_R逐渐增大并最终趋于稳定,即基体热累积量不断增加,且最终与环境的换热达到动态平衡。此外,随着X_R的增加,沉积层截面形貌呈扁平化趋势,具体表现为沉积层宽度和熔池深度逐渐变大,而沉积层高度变化不明显。研究还表明,在一定的工艺范围内,接触角随着X_R的增大而减小,而稀释率随着X_R的增大而增大,并且接触角和稀释率都与X_R呈线性相关。

关键词：激光技术激光熔化沉积铝合金热累积稀释率接触角

基于选择性激光烧结的结构电路一体化技术研究

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南京航空航天大学学报 2020年第1期52卷 87-92页

作者：张鑫李冬赵剑峰谢德巧梁绘昕沈理达田宗军南京航空航天大学机电学院南京210016 中国航空工业集团公司济南特种结构研究所济南250023

为了实现结构电路一体化部件的快速制造,本文提出将增材制造技术与结构电路一体化技术相结合。传统结构电路一体化工艺基于注塑成形技术,成本高、周期长,难以实现快速制造与迭代设计。本文提出基于选择性激光烧结(Selective laser sinte... 详细信息

为了实现结构电路一体化部件的快速制造,本文提出将增材制造技术与结构电路一体化技术相结合。传统结构电路一体化工艺基于注塑成形技术,成本高、周期长,难以实现快速制造与迭代设计。本文提出基于选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术,开展结构电路一体化的制造工艺研究,该技术具有成型速度快、精度高等特点。尝试以激光烧结方式实现成形,随后进行激光活化和化学镀。试验结果表明可以在成形件表面快速制造出具有优良导电性能的镀铜区域。

关键词：结构电路一体化选择性激光烧结聚苯乙烯激光活化化学镀

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超声冲击激光熔覆层的应力场数值模拟

应用激光 2015年第3期35卷 288-294页

作者：张颖戚永爱梁绘昕沈理达田宗军江苏省生产力促进中心江苏南京210042 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了分析超声冲击强化激光熔覆层工艺过程的应力场变化规律,建立了超声冲击强化镍基高温合金GH4169基材熔覆镍基高温合金粉末GH95熔覆层过程的仿真模型,使用Marc有限元分析软件分析了超声冲击强化过程中的应力场的变化,并进行了试验验... 详细信息

为了分析超声冲击强化激光熔覆层工艺过程的应力场变化规律,建立了超声冲击强化镍基高温合金GH4169基材熔覆镍基高温合金粉末GH95熔覆层过程的仿真模型,使用Marc有限元分析软件分析了超声冲击强化过程中的应力场的变化,并进行了试验验证。结果表明,超声冲击后激光熔覆层残余应力显著减小,局部区域残余拉应力得到完全消除;超声冲击后熔覆层表层形成一定深度的压应力区域,熔覆层X方向形成最大压应力值为-263.9 MPa,残余应力消除率达126.98%。仿真结果为超声冲击激光熔覆层工艺试验提供了理论指导。

关键词：超声冲击激光熔覆应力场仿真模型

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选区激光熔化钛合金成形工艺和表面形貌研究

应用激光 2018年第2期38卷 183-189页

作者：宦君田宗军梁绘昕谢德巧沈理达吕非南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对TC4钛合金材料进行选区激光熔化单道扫描和多道搭接工艺实验。通过改变激光功率和扫描速度来探究工艺参数对TC4成形效果和表面形貌的影响机理。对实验中出现的断续、球化、鱼鳞纹和"爆粉"等现象进行分析和优化。结果表明,激光功率... 详细信息

针对TC4钛合金材料进行选区激光熔化单道扫描和多道搭接工艺实验。通过改变激光功率和扫描速度来探究工艺参数对TC4成形效果和表面形貌的影响机理。对实验中出现的断续、球化、鱼鳞纹和"爆粉"等现象进行分析和优化。结果表明,激光功率和扫描速度对熔道宽度和高度有较大影响,选择合适的工艺参数窗口才能得到连续干净的熔道。熔池的对流运动会导致鱼鳞纹状凝固痕迹,且随着扫描速度增加,鱼鳞纹由圆润变得尖细。能量密度对多道搭接成形表面球化颗粒有较大影响。能量密度过大会导致"爆粉"现象,可以通过降低激光功率或提高扫描速度来预防。

关键词：选区激光熔化钛合金表面形貌能量密度鱼鳞纹