扫描方式及激光重熔对激光选区熔化成形Inconel 718力学性能的影响

采用激光选区熔化技术成形Inconel 718合金,通过对抗拉强度、断后延伸率、硬度和致密度以及组织形貌的探讨,研究了扫描方式及激光重熔的工艺对Inconel 718合金力学性能的影响。结果表明,扫描方式和激光重熔对力学性能都有一定的影响。扫描方式对抗拉强度影响较大,对致密度影响较小,连续型扫描的抗拉强度最高为1059 MPa且高于铸件,不同扫描方式下的断后延伸率均高于21%;激光重熔减少了孔隙缺陷,致密度提高至99%以上,但会引发晶粒粗化和裂纹扩展,重熔前后不同扫描方式样件的抗拉强度差别都小于1%。在高温下,连续型扫描下的断后伸长率提高了15%。

光固化成形氧化铝陶瓷表面选择性金属化工艺研究

提出了一种在光固化成形的复杂陶瓷结构表面进行选择性金属化的完整工艺流程。利用光固化成形在制造复杂陶瓷结构领域内的优势,配合金属刻划在陶瓷表面留下活性金属层,最后结合化学镀铜工艺,在常温下实现三维结构以及陶瓷内表面以及复杂陶瓷表面可控定向金属化。结果表明,所得到的铜镀层具有精确度高,粗糙度小的特点,并且与基体具有优秀的结合力以及良好的可焊性。四探针电阻仪测得铜层的电阻率约为1.03 mΩ·cm。以该工艺路线制备了以Al2O3陶瓷为基体的天线结构等应用实例。实例表明,本文提出的光固化成形Al2O3以及表面金属化方法可实现复杂陶瓷微波器件的快速制造,为满足航空航天等特殊应用场景的微波器件提供了新设计制造思路。

射流电解修整SLM不锈钢表面工艺参数优化研究

选择性激光熔融技术(SLM)是增材制造中重要的手段之一,对于传统成形方式中结构复杂,无法直接加工,需求量小的金属零部件,SLM技术具有明显优势。但是成形零件的表面有较多黏附颗粒及气孔等缺陷,这些缺陷导致了零件表面质量较差,从而制约了SLM技术的推广。因此,针对表面质量较差这一问题,使用射流电解加工技术对工件表面进行修整。该研究以SLM制备的316L不锈钢作为材料,以电流密度、加工时间、电解液温度三种工艺参数作为变量,以加工后的样件表面粗糙度及材料去除量作为响应指标。分析了工艺参数组合对射流电解修整SLM不锈钢材料这一工艺过程的影响,并在Design-Expert中建立了工艺参数与响应指标间的数学多项式方程。经分析后优化得出了五组工艺参数组合,对应不同加工后表面粗糙度,分别为(2~6)μm,并通过实际加工验证了粗糙度与材料去除量的模型预测值和试验值数值误差率分别为13.5%和0.3%,证明了该模型具有较高的准确率。因此,该模型可指导射流电解应用于金属增材制造SLM 316L不锈钢表面修整方面的工作。

重熔扫描对激光选区熔化成形IN718孔隙缺陷的影响

激光选区熔化技术以其一体化制造特点和对于复杂零部件制造的优势,在航空工业领域受到广泛关注,然而孔隙缺陷在成形零件中始终不可避免,通常有未完全熔合缺陷、气孔和封闭匙孔三种。针对零件成形过程中形成的孔隙缺陷,探索三种不同重熔扫描策略的最优成形工艺参数,并对重熔消除孔隙的机理进行了分析。研究表明,使用高于初次扫描的功率进行重熔能够形成足够深度的熔池以消除熔道内部孔洞,且重熔工艺还能提高成形样件的塑性性能。

基于激光重熔的纳米陶瓷颗粒改性喷涂层的耐磨性研究

介绍了基于激光重熔技术的纳米陶瓷颗粒改性热喷涂耐磨涂层复合加工方法。以SiC纳米颗粒和WC-Co及Al2O3-TiO2热喷涂涂层为研究对象,进行了涂层改性加工试验。使用扫描电镜分析了纳米颗粒改性重熔涂层微观组织结构,并分别对热喷涂涂层、激光重熔喷涂涂层和纳米颗粒改性涂层进行了耐磨性测试。结果表明:SiC纳米颗粒能有效改善热喷涂涂层组织,并能显著提高涂层耐磨损性能。

3D打印学科“药医工融合”型研究生培养探索

随着3D打印技术的发展,其应用领域逐渐由工业造型、航空航天向生命科学拓展。特别是在"精准医疗"概念引导出对个体化治疗的关注后,3D打印由于其精准控制产品结构的特点,更有望与药科、医科产生更多的学科交叉,逐渐形成"药医工融合"的局面。作为国内最早从事3D打印研究的高校之一,南京航空航天大学近年来在3D打印学科"药医工融合"型研究生培养方面进行探索,取得一定的成效。

Al_2O_3-TiO_2纳米团聚颗粒及其激光烧结体微观形貌

对Al2O3-TiO2纳米团聚颗粒重构球体的形貌及结构进行了分析,用激光技术对其进行了烧结试验;用SEM和EDS等手段对烧结体组织结构进行了分析。结果表明:纳米结构团聚颗粒在重构烧结时,内外部形貌差别与球体粒径有关;激光烧结体是网状富钛重结晶相包围着氧化铝相,而且该相有未熔纳米粒子。

金属离子液束流增材制造研究现状及其发展

金属离子液束流增材制造技术结合了电化学沉积和增材制造的特点,具有常温金属成形和液束形式加工特征,受到广泛关注。简要回顾了金属离子液束流增材制造技术的发展溯源,针对其定域性差、加工效率低的问题,提出了基于喷射电沉积的金属离子液束流增材制造技术,并讨论了当前国内研究热点及面向特殊异形件、大型结构件、微细零部件和多功能复合结构的金属离子液束流增材制造发展趋势。

基于3D打印创客平台的创新人才培养模式探索

本文介绍了南京航空航天大学机电学院基于3D打印创客平台进行的创新人才培养模式探索。3D打印作为一种最容易将设计转化为现实的工具,目前已经受到科教领域的充分关注,但系统而有组织的平台建设则较少。欧美等发达国家的许多高校已经通过建设创客空间平台开展创新人才培养模式的探索工作。近年来,南京航空航天大学通过3D打印创客平台的建设,已经在创新人才培养方面积累了一定的经验,取得了良好的成效。

纳米粒子堆垛模型及其热喷涂传热数值分析

将纳米粒子团聚大颗粒进行抽象处理,提出以理想堆垛结构为假设的纳米团聚颗粒模型。以ANSYS有限元软件为平台,模拟Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚纳米颗粒在热喷涂环境下的传热过程,分析传热时间、团聚颗粒直径和孔隙率等对传热的影响,并分析团聚颗粒在热喷涂传热后的组织结构差异。结果表明:在一定传热条件下,纳米团聚颗粒可以保持部分纳米粒子或长大为亚微米晶形态,且团聚颗粒直径越大,这类组织就越容易形成,而团聚颗粒孔隙率在0.48以下时,对组织形态的影响较弱。

工程基础软件及应用课程的网络教学系统设计

为了改变传统的教学方式，提高教学的交互性和主动性，利用J2EE技术架构了一个优良的“工程基础软件与应用”网络教学系统，并讨论了系统设计的思想和实现的关键技术。测试结果表明，该系统使用效果良好，是一个较为完善的、稳定的、灵活的网络教学系统，能够很好的提高教学效率和教学效果，具有良好的应用前景。

等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的组织结构及其形成机理

以Al2O3-13%TiO2(质量分数)团聚体复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,讨论涂层的微观组织形成机理。结果表明:纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成;根据组织结构的不同,部分熔化区又分为液相烧结区(亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构)和固相烧结区(经过一定程度长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子);等离子喷涂使部分α-A12O3以及全部θ-A12O3转变为亚稳态γ-A12O3;纳米结构复合陶瓷涂层中的完全熔化区、液相烧结区及固相烧结区分别由等离子喷涂过程中纳米团聚体粉末中温度高于A12O3熔点、介于TiO2熔点到A12O3熔点之间以及低于TiO2熔点区域沉积获得,纳米结构涂层中不同部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层研究

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织及抗氧化性能的影响。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成。结果表明:经过激光重熔处理后,涂层片层状组织得以消失,致密性提高,消除了喷涂层的大部分孔洞、夹杂等缺陷,同时使Al元素在涂层表面的重新分布,形成了Al的富集区;等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能。

激光重熔纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构。经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高。

激光多层熔覆制备厚陶瓷涂层

研究了压片预置式激光多层熔覆纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末制备厚陶瓷涂层,试验中通过保温箱对试样进行预热和缓冷处理、引入超声振动及对熔池温度闭环控制等措施来控制熔覆层的裂纹.结果表明,厚陶瓷涂层各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续、基本无孔隙及贯穿性大裂纹等缺陷;涂层由等轴晶的完全熔化区和残留纳米颗粒的部分熔化区组成,而且涂层中的裂纹基本集中于部分熔化区;另外由于经历激光的多次加热,下部区域的晶粒组织要大于上部区域,而由于保温箱的缘故,整个涂层晶粒偏大.

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO2-7%Y2O3热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状晶重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等离子喷涂试样还是激光重熔试样都表现为典型的脆性冲蚀特性.结果表明,等离子喷涂层的冲蚀磨损以片层状脱落为主,同时有一定程度的脆性陶瓷颗粒破碎;而激光重熔试样以近表面的裂纹萌生和扩展,最终导致重熔层晶粒破碎、剥离为主.

TiAl合金表面激光重熔Al_2O_3-13wt%TiO_2复合陶瓷涂层组织结构

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了减少重熔层裂纹等缺陷,采用较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,经过激光重熔处理后,陶瓷涂层颗粒细化,片层状组织得以消失,致密性提高,获得了基本没有裂纹等缺陷的重熔层;激光重熔亚稳相-γA l2O3转变为稳定相-αA l2O3;由于陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现重熔,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小的等轴晶重熔区、烧结区以及片层状残余等离子喷涂区。

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13TiO_2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论。结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成。根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主。

基于遗传神经网络的镍基高温合金激光熔覆层形貌质量预测

采用反向传播(back propagation,BP)人工神经网络(artificial aeural network,ANN)和遗传算法建立了激光熔覆层形貌质量(熔覆层高度、宽度及稀释率)与激光功率、送粉速率和扫描速率之间的遗传神经网络预测模型.设计正交试验得到预测模型训练样本数据,并在正交试验的基础上,用极差分析法分析了各加工参数对熔覆层形貌质量各个指标的影响规律.经过试验验证,遗传神经网络模型预测值与试验实测值误差不大于4.6%.结果表明,运用该模型可以为准确的选择镍基高温合金激光熔覆参数提供一定参考,从而有利于提高镍基高温合金激光熔覆层形貌质量.

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构.激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层.