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激光增材制造TC4/GH4169梯度结构微观组织分析

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表面技术 2022年第3期51卷 326-332,379页

作者：宋晨晨蔡昱陈朱禹昊马广义刘士博吴东江大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室辽宁大连116024 Singapore Institute of Manufacturing Technology Nanyang Drive 637662Singapore

目的提高TC4/GH4169梯度过渡界面的元素分布均匀性,削弱界面效应,制备二维TC4/GH4169梯度结构。方法利用激光增材制造技术,采用TC4-90%TC4+10%GH4169-GH4169的梯度过渡方式制备TC4/GH4169一维梯度材料,并在一维梯度的基础上设计二维... 详细信息

目的提高TC4/GH4169梯度过渡界面的元素分布均匀性,削弱界面效应,制备二维TC4/GH4169梯度结构。方法利用激光增材制造技术,采用TC4-90%TC4+10%GH4169-GH4169的梯度过渡方式制备TC4/GH4169一维梯度材料,并在一维梯度的基础上设计二维梯度结构,制备TC4/GH4169二维梯度材料。利用场发射扫描电子显微镜对TC4/GH4169一维和二维梯度材料内的析出相以及各梯度过渡界面的组织形态进行分析,利用能谱仪对各梯度过渡界面处的元素分布进行分析。结果一维梯度90%TC4+10%GH4169-GH4169界面相比于TC4-90%TC4+10%GH4169界面材料相互渗透程度更高。由于TC4内Ni元素的加入,在90%TC4+10%GH4169内生成了较多的呈交联网状分布的Ti_(2)Ni析出相。二维梯度样件在水平方向的界面波动程度以及材料相互渗透程度相比于沉积方向更高,其中二维梯度水平方向TC4-90%TC4+10%GH4169界面两侧元素充分扩散,相比于一维梯度TC4-90%TC4+10%GH4169界面处的元素分布均匀性显著提高。结论通过合适的梯度过渡方式以及二维梯度结构设计有效提高了梯度材料过渡界面的元素分布均匀性,显著削弱了界面效应,对梯度材料的制备具有指导意义。

关键词：钛合金高温合金梯度材料激光增材制造微观组织

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激光增材制造超高温氧化物共晶陶瓷研究进展

无机材料学报 2022年第3期37卷 255-266页

作者：刘海方苏海军申仲琳姜浩赵迪刘园张军刘林傅恒志西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳518057

超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能,成为1400℃以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一,在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用... 详细信息

超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能,成为1400℃以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一,在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用前景。基于熔体生长技术,以选择性激光熔化和激光定性能量沉积为代表的激光增材制造技术具有一步快速近净成形大尺寸、复杂形状构件的独特优势,近年来已发展成为制备高性能氧化物共晶陶瓷最具潜力的前沿技术。本文从工作原理、成形特点、技术分类等方面概述了基于熔体生长的两种典型激光增材制造技术,综述了激光增材制造技术在超高温氧化物共晶陶瓷制备领域的研究现状和特点优势,重点介绍了选择性激光熔化和激光定向能量沉积超高温氧化物共晶陶瓷在激光成形工艺、凝固缺陷控制、凝固组织演化、力学性能等方面的研究进展。最后,指出了实现氧化物共晶陶瓷激光增材制造工程化应用亟需突破的关键瓶颈,并对该领域未来的重点发展方向进行了展望。

关键词：氧化物共晶陶瓷激光增材制造选择性激光熔化激光定向能量沉积综述

激光增材制造Ti6Al4V/NiTi仿生功能梯度材料的界面特征及性能

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焊接学报 2023年第10期44卷 27-33,I0004页

作者：李星燃刘政麟姜鹏飞聂明皓张志辉吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130000

采用激光增材制造技术制备了组织致密且无缺陷的Ti6Al4V/NiTi仿生功能梯度材料(bionic function graded materials,BFGM),并对其界面微观结构、析出相特征和力学性能进行了研究.结果表明,Ti6Al4V/NiTi BFGM呈现由多种晶粒形貌和不规则... 详细信息

采用激光增材制造技术制备了组织致密且无缺陷的Ti6Al4V/NiTi仿生功能梯度材料(bionic function graded materials,BFGM),并对其界面微观结构、析出相特征和力学性能进行了研究.结果表明,Ti6Al4V/NiTi BFGM呈现由多种晶粒形貌和不规则异常共晶组织组成的非均匀组织,主要为富钛和富镍的固溶体以及(Ti,Ni)化合物.随着NiTi合金含量增加,不同沉积层中析出相的数量和形态发生了显著变化.BFGM的显微结构发生了一系列转变:α+β双相组织→柱状晶+不规则共晶结构→柱状晶→等轴晶→等轴晶+柱状晶.凝固过程中的相聚集、分离和偏析现象严重影响BFGM的力学性能,BFGM最大显微硬度为730.9 HV,归因于脆性Ti2Ni相的存在.BFGM的抗拉强度为202 MPa,断后伸长率为6.5%,显著高于直接连接的Ti6Al4V/NiTi异种材料.拉伸断口具有脆性断裂特征,多个次级裂纹沿晶扩展.创新点:(1)采用激光增材制造技术实现了Ti6Al4V/NiTi仿生功能梯度材料的无缺陷一体化成型,且获得了无缺陷的界面组织以及优异的力学性能.(2)揭示了仿生功能梯度材料不同沉积层的微观组织演化规律.

关键词：激光增材制造功能梯度材料异质金属材料界面组织力学性能

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激光增材制造难熔金属研究进展

稀有金属材料与工程 2023年第5期52卷 1943-1953页

作者：薛飒王庆相梁书锦赖运金左振博朱振辛甜焦奔奇西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018 西北有色金属研究院陕西西安710016

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年... 详细信息

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年来新兴的数字化制造技术之一,为制造和加工难熔金属提供了新的发展思路。本文重点介绍了近年来激光增材制造难熔金属的热点领域,包括钨及钨基重合金、纯钼及钼硅硼合金、铌硅及铌钛合金和多孔钽,对尚存在的问题进行了总结,最后对激光增材制造难熔金属未来的发展方向进行了展望。

关键词：激光增材制造难熔金属钨及钨基重合金多孔钽

激光增材制造过程中循环热输入对组织和性能的影响

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金属学报 2022年第10期58卷 1221-1235页

作者：王迪黄锦辉谭超林杨永强华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 Singapore Institute of Manufacturing Technology A*STAR637662Singapore

激光增材制造(LAM)中逐层沉积形成独特的循环热输入,能对沉积材料产生原位热处理(IHT)效应,具有调整微观结构和提高材料力学性能的潜力。本文针对LAM中循环热输入现象进行了详细阐述,分析了工艺参数、沉积方向、层间延时、基板预热、激... 详细信息

激光增材制造(LAM)中逐层沉积形成独特的循环热输入,能对沉积材料产生原位热处理(IHT)效应,具有调整微观结构和提高材料力学性能的潜力。本文针对LAM中循环热输入现象进行了详细阐述,分析了工艺参数、沉积方向、层间延时、基板预热、激光重熔等对循环热输入的影响行为。不同的循环热输入能对晶粒取向、相组成、第二相析出等微观组织产生明显的影响,进而影响其力学性能。循环热输入产生的IHT效应,为改善材料性能和研发新材料提供了契机。因此本文提出了理解和建立成分-工艺-IHT效应-组织结构-力学性能之间关系的理论,进而为基于IHT效应的LAM专用新材料的研究和发展提供启示。

关键词：激光增材制造循环热输入原位热处理各向异性新材料研发

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激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 102-112页

作者：赵燕春宋海转王晓昱王园园马虎文冯力刘建军段望春兰州理工大学省部共建有色金属加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105 兰州工业研究院甘肃兰州730050 甘肃省机械工程研究院甘肃兰州730000

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为... 详细信息

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D这3种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。

关键词：激光增材制造高熵合金高熵高温形状记忆合金 4D打印

激光增材制造6061铝合金热处理及强韧机理

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金属热处理 2023年第8期48卷 172-179页

作者：陈文涛尹靖王春艳胡桂领河南科技职业大学汽车工程学院河南周口466000 河南科技职业大学机电工程学院河南周口466000

采用激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,LPBF)增材制造技术对6061铝合金进行制备成形。首先采用基板预热处理获得了无裂纹缺陷的打印试样,随后对打印合金进行热处理,并对比分析不同热处理工艺制度对合金组织性能的影响规律。结果... 详细信息

采用激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,LPBF)增材制造技术对6061铝合金进行制备成形。首先采用基板预热处理获得了无裂纹缺陷的打印试样,随后对打印合金进行热处理,并对比分析不同热处理工艺制度对合金组织性能的影响规律。结果表明,在直接打印(As printed,AP)状态下,合金元素以过饱和固溶体的形式存在于基体中,合金的抗拉强度仅为249 MPa。在固溶处理(Solution treatment,ST)+人工时效(Aging treatment,AT)和直接AT工艺下,铝合金的力学性能明显提升。其中,直接AT处理后,6061铝合金同时具备良好的强度和塑性,抗拉强度和伸长率分别为359 MPa和12.5%;而ST+AT处理后,合金强度升高至377 MPa,伸长率略有降低,为10.1%。AT处理有利于促进细针状Mg2 Si相在基体内弥散析出,通过析出强化效应,合金抗拉强度得到明显提高。

关键词： 6061铝合金激光增材制造热处理工艺组织性能强韧机理

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激光增材制造成形质量表征与调控研究进展

材料导报 2022年第10期36卷 137-145页

作者：李时春莫彬肖罡苏飞湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湖南湘潭411201 江西应用科技学院工程技术协同创新中心南昌330100

激光增材制造(LAM)制备多层结构成形件的工艺过程是由单熔覆道的逐道搭接和单熔覆层的逐层堆叠形成最后的成形件。在该工艺过程中,成形件容易产生缺陷,而单熔覆道及单熔覆层的成形优劣影响了最终的多层结构成形质量。明确缺陷在多层结... 详细信息

激光增材制造(LAM)制备多层结构成形件的工艺过程是由单熔覆道的逐道搭接和单熔覆层的逐层堆叠形成最后的成形件。在该工艺过程中,成形件容易产生缺陷,而单熔覆道及单熔覆层的成形优劣影响了最终的多层结构成形质量。明确缺陷在多层结构搭接及堆叠成形过程中的演变规律、优化单熔覆道及单熔覆层的成形质量是多层结构成形件最终成形质量的关键所在。本文综述了LAM成形过程中多层结构的缺陷形成过程、成形质量的表征以及成形质量的调控研究,为实现多层结构成形件的良好成形提供参考和指导。

关键词：激光增材制造成形质量缺陷遗传质量表征调控方法

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激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

粉末冶金技术 2022年第3期40卷 195-203页

作者：耿冬妮陈晋市师海月吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量(摩尔分数)、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两... 详细信息

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量(摩尔分数)、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。

关键词：高熵合金激光增材制造激光熔化沉积选区激光熔化成形微观组织