基于激光熔化技术加工工艺参数优化研究

为进一步提升选区激光熔化技术加工材料的质量,提出一种基于PSO-BP神经网络的工艺参数优化模型,通过提升致密度进一步提升材料质量。其中,使用粒子群优化算法PSO对BP神经网络进行参数优化,进一步提升参数优化预测精度。实验结果表明,与基于传统的BP神经网络优化预测模型相比,基于PSO-BP神经网络的工艺参数优化模型具有更高的预测精度,优化后的预测致密度值更加接近于真实值,且优化预测过程的稳定性更好,更加适用于选区激光熔化技术的工艺参数优化,实现效果更佳的质量提升。

选择性激光熔化技术制备的Cu-10Sn合金的载流摩擦学性能

为提高Cu-10Sn合金接触线的力学及载流摩擦学性能,利用选择性激光熔化(SLM)技术制备Cu-10Sn合金,分析Cu-10Sn合金的组织结构及硬度等,研究不同载荷和电流对Cu-10Sn合金的载流摩擦学行为的影响;利用扫描电子显微镜对摩擦表面进行微观分析,揭示其磨损机制。试验结果表明:与载荷为10 N时相比,30 N时摩擦副的平均摩擦因数增大,接触电阻和电弧能量降低,磨损加剧;Cu-10Sn合金与GCr15球对摩,合金表面被氧化,铜元素被转移并粘附于对摩球上形成黏着磨损;与纯机械摩擦行为相比,载流条件下Cu-10Sn合金表面磨痕加深,黏着物、氧化物的数量明显增加,摩擦因数和磨损体积发生显著变化;小载荷小电流下磨痕表面出现电弧烧蚀现象;而电流为10 A时,磨损表面形成的氧化膜的润滑作用,减缓了材料的磨损。在无电流条件下磨损机制主要为疲劳磨损和黏着磨损;而在载流条件下,电化学氧化和黏着磨损显著增强。研究结论为SLM技术制备的铜锡合金应用于接触线等电传导接触材料提供参考。

选择性激光熔化技术在口腔医学中的应用

选择性激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术是一种快速成型技术,它以其制作方便、快捷、产品组织结构密度高、精度高、避免传统加工方式原材料浪费等优点,被逐渐运用于各个行业。然而,在口腔医学中的应用还报道较少,主要集中在冠桥修复、可摘局部义齿支架、骨替代物及生物植片等厅面。本文介绍了SLM技术的原理,分类以及在口腔医学中的应用特点和前景。

选区激光熔化技术制作钛合金个体化托槽槽沟的精度研究

目的研究选区激光熔化技术制造个体化托槽槽沟尺寸是否能满足临床需要。方法选取50个选区激光熔化技术制造的个体化托槽,采用扫描电镜放大30倍条件下,对托槽槽沟宽度和深度进行测量,对测量均值进行单样本t检验分析,以检测加工精度是否满足需要。结果托槽槽沟宽度和深度测量值和设计值无显著性差异(P>0.05)。结论通过选区激光熔化技术制作的个体化托槽槽沟精度能够满足临床应用。

基于选择性激光熔化技术(SLM)的首饰设计应用研究

随着3D打印技术的蓬勃发展,其在首饰设计领域的应用也随之增加。选择性激光熔化技术(SLM)是其中的一种重要途径,它使得一次性打印制造金属首饰成为现实。在首饰设计方面,SLM技术可以打印制造几乎任何形状的作品,包括空壳结构、活动结构和特殊结构。但目前该技术的应用还存在着很多需要注意的设计原则,如支撑结构、内部结构设计、执模抛光难度及后期处理。本文重点研究支撑结构设计和活动性结构设计,突出了SLM技术对首饰制造和加工流程等方面带来的巨大影响。基于该技术进行首饰设计和相关探索,首饰设计可以既满足于传统首饰的审美需求,在制造上体现3D打印的技术优势,又可以更高效地满足生产中遇到的实际需求。

细菌脂多糖对选择性激光熔化技术制作的钴铬钼合金离子析出的影响

目的通过ICP-MS测定浸泡液中金属离子含量,研究细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)对选择性激光熔化技术(Selective laser melting,SLM)制作的钴铬钼合金离子析出的影响。方法分别运用SLM技术(SLM组)和传统铸造方法(对照组)制作钴铬钼合金试件支架,每组6个。将每组3个合金试件分别浸泡于单纯人工唾液或加入150μg/mL LPS的人工唾液中,7日后移除合金试件,用ICPMS方法分析溶液中钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)3种金属离子的析出量。结果与单纯人工唾液相比,对照组浸泡于含LPS的人工唾液中的合金试件的Co离子析出量较高(P<0.05),而SLM组在不同溶液中的离子析出量则无明显差异(P>0.05)。无论在含或不含LPS的人工唾液中,SLM组的Co、Mo离子析出量都远远低于对照组(P<0.05)。结论LPS对SLM制作的钴铬钼合金支架的离子析出量无明显影响。与传统铸造工艺相比,SLM制作的钴铬钼合金支架离子析出量较少。

细菌脂多糖对选择性激光熔化技术制作的钴铬钼合金腐蚀行为的影响

目的 研究不同浓度细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)对选择性激光熔化技术(Selective laser melting,SLM)制作的钴铬钼合金腐蚀行为的影响。方法 分别以SLM法及铸造法各制作12个钴铬钼合金试件,根据在腐蚀电解液中LPS浓度(0、0.15、15、150 μg/mL)不同分为4组,每组3个试件。采用电化学阻抗谱、动电位极化测试法分析2组合金试件在不同浓度脂多糖(LPS)中的腐蚀行为。结果 在单纯人工唾液中,SLM合金和铸造合金的腐蚀参数无统计学上的差异(P>0.05)。当LPS浓度为150 μg/ mL时,SLM合金和铸造合金的电阻(R;)均显著下降且自腐蚀电流密度(I;)显著增大,但SLM合金的R;值大于铸造合金且I;值较小(P<0.05)。结论 LPS对SLM法和铸造法制作的钴铬钼合金的腐蚀行为均有不利影响,但对SLM法制作的合金的腐蚀影响小于铸造法制得的合金。

基于激光选区熔化技术炮闩击发推杆应急构型设计

针对战时利用激光选区熔化技术直接制备炮闩原件存在制造时间较长的问题,提出一种基于激光选区熔化技术的炮闩击发推杆应急构型设计方法。采用有限元仿真技术和冲击试验,研究点阵结构的抗冲击性能以及点阵结构应用于应急构型设计的可行性。通过静力学仿真方法设计分体式击发推杆应急构型,设计力学性能试验校验其力学性能和服役性能是否满足使用要求。研究结果表明:体心立方(Body-Centered Cubic,BCC)、加Z向杆的体心立方(Body-Centered Cubic with Z-rod,BCC_Z)、面心立方(Face-Centred Cubic,F_(2) CC)、加Z向杆的面心立方(Face-Centered Cubic with Z-rod,F_(2) CC_Z)4种点阵结构中,BCC_Z综合性能更优异,抗冲击性能较好;与原击发推杆相比,应急构型击发推杆制造时间减少21.56%,体积缩减25.65%,最大冲击载荷降低32.14%,完成100次反复开关闩实装测试实验后应急构型击发推杆表面无明显磨损,具有良好的服役性能,能够满足使用要求,验证了用于战场抢修需求的应急构型击发推杆设计方法的有效性。

激光选区熔化技术AlSi10Mg大层厚工艺参数优化

激光选区熔化技术是金属增材制造的主流技术之一,AlSi10Mg具有强度高、力学性能好等优点,广泛应用于汽车零部件、航空航天等行业,在部分轻型零件中可替代高成本的钛合金。在成型基板上不同位置设计9个方形结构试块,采用80μm大层厚,研究激光功率、扫描间距、扫描速度三个工艺参数对制件致密度的影响规律与主次顺序,研究结果可为工业生产中AlSi10Mg的应用与推广提供理论基础和实验依据。

选区激光熔化技术处理AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的力学性能及耐腐蚀性能

为了研究不同工艺参数下AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的力学性能及耐蚀性能,利用选区激光熔化技术,在高纯度氩气保护下,采取长直线往复式扫描方式及层间旋转90°的扫描路径处理AlCoCrFeNi_(2.1)粉末,通过调整激光能量密度制备了不同性能的试样。利用扫描电镜、透射电镜检测试样微观形貌,分析了试样微观组织结构和元素分布,利用数字显微硬度计和万能拉伸实验机检测了试样机械性能,并通过对比开路电位和极化曲线的测量结果分析了试样耐蚀性能。实验结果表明:该共晶高熵合金试样具有优异的力学性能和耐腐蚀性能;当激光能量密度为160 J/mm^(3)时,试样具有最优的力学性能;当激光能量密度为180 J/mm^(3)时,试样具有最强的耐腐蚀性能;随着激光能量密度的提升,试样表面硬度逐渐下降,抗拉伸强度和耐腐蚀能力逐渐升高。

基于Fluent的激光选区熔化设备风场流道仿真与结构优化

为减少激光选区熔化技术成形零件时产生的烟尘、黑渣和熔液飞溅等工艺副产物对产品质量的影响,设计一套均匀稳定的风场结构是解决此问题的有效手段。利用Fluent软件对激光选区熔化设备保护气体流道进行有限元仿真,通过优化风场流道结构、设计整流器等方法,对设备风场流道进行结构优化改进。结果表明,优化后的成形室风场分布均匀,湍流现象明显消减;风场流道下吹风口风速标准差由0.305 m/s降低至0.194 m/s,速度波动明显减小,分布更集中、稳定。

压气机叶片激光熔化沉积修复的机器人路径自动规划和试验研究

针对航空发动机TC17高压压气机叶片服役损伤后的修复问题,本文基于工业机器人的激光熔化沉积路径生成策略,提出使用模型布尔运算来分析叶片损伤区域,并在RobotStudio离线编程软件中嵌入二次开发插件分别生成Zigzag轴向扫描、中心线偏移扫描和边缘螺旋扫描路径。路径的仿真和沉积形貌分析表明,在设定扫描速度5 mm/s、沉积层厚度0.3 mm、搭接率50%时,中心线偏移扫描在95.97%时间内保持速度稳定,折返点处的速度下降幅度更小,同时沉积后表面高度接近0.3 mm,高度波动方差更小,保持了较高的平整度。此外,矩形平板区域的沉积模拟和试验表明,类似Zigzag扫描的连续路径可以显著降低成形表面的残余应力。

热处理对激光选区熔化制备CX不锈钢微观组织与性能的影响

采用激光选区熔化技术(SLM)制备了CX不锈钢(Corrax Stainless Steel),并对沉积态、固溶态、固溶时效态三种条件下的CX不锈钢进行显微组织分析和室温拉伸性能测试。结果表明,沉积态CX不锈钢的显微组织由99.4%马氏体和0.6%残余奥氏体组成,固溶处理后得到的组织为马氏体,在固溶处理的基础上进一步时效处理后,奥氏体的含量明显提高,同时伴随有NiAl金属间化合物析出。固溶时效处理显著提高了CX不锈钢的强度,可达1 426 MPa,因为NiAl相产生第二相强化效应,而逆转变奥氏体生成也改善了塑性。断口形貌分析显示三种热处理条件下CX不锈钢的断裂机制均为韧性断裂。

激光选区熔化适配型铝合金的研究及应用现状

使用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备的铝合金构件具有形状复杂、晶粒细小、力学性能优异等特点,在航天航空、轨道交通等领域有着广泛应用。然而,目前可用于SLM成形的铝合金材料仍面临着可打印种类有限、成形过程易产生冶金缺陷等问题,严重制约了SLM高性能铝合金的发展。本文基于承力构件的实际需求,综述了目前适配于SLM技术的铸造铝合金、稀土改性铝合金及铝基复合材料的研究现状,重点从适用于SLM技术的材料设计角度出发,概述所制备材料的独特微观组织及力学性能,并就SLM铝合金部件的国内外应用现状进行总结,点出现阶段SLM铝合金原材料仍多采用传统铸造材料为主的局限性,适于SLM技术的新材料、新产品在标准化以及规模化等方面仍需进一步细化和拓展。

钛合金激光熔化制造成形工艺及优化设计

随着工业制造技术的不断发展,钛合金作为一种优良的工程材料,被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。然而,钛合金的高硬度和难加工性使其成形加工具有一定的困难。文章研究了钛合金激光熔化制造成形工艺及相应的成形工艺参数优化设计方法。分析了国内外钛合金激光熔化制造工艺及优化设计方面的研究现状,包括激光熔化制造工艺的原理、工艺参数对成形质量的影响以及优化设计方法。针对不同钛合金材料的特性和要求,提出了合适的成形工艺参数选择方法,通过试验和数值模拟相结合的方式,分析了不同参数对钛合金激光熔化制造成形过程中的应力、应变、温度和成形质量的影响,确定了合理的参数范围。通过实验分析,证明了文章提出的钛合金激光熔化制造成形工艺及优化设计的可行性和有效性,可以有效提高钛合金激光熔化制造成形的质量和效率。

选区激光熔化技术制备316L多孔不锈钢工艺及性能研究

316L不锈钢作为医用人工关节材料,具有价格低廉和综合性能优异的优点,但在生物医学应用方面的推广和应用受到现有制备工艺的制约。采用选区激光熔化技术制备316L多孔不锈钢,分析了其显微组织构成,并对扫描间距对其力学性能的影响开展了研究。研究结果表明,随着扫描间距的增大,相邻两个激光辐照区域的搭接率降低,316L多孔不锈钢的抗压强度及弹性模量均减小;由于激光热作用区的存在,半熔化的颗粒依附于预留孔壁内侧,导致最终实际孔径小于预留孔径。采用选区激光熔化技术制备的316L多孔不锈钢孔隙率为10.67%~30.26%,平均孔径尺寸在40~300μm之间,抗压强度为2 410~3 370MPa,弹性模量为6.0~10.8GPa。316L多孔不锈钢的组织主要为等轴晶并含有少量枝晶,等轴晶晶粒平均尺寸约为850nm,枝晶晶粒的宽度约为800nm。压缩断口形貌观察表明断口由均匀细小的圆形韧窝组成,表明其压缩破坏方式为韧性断裂。

激光选区熔化成形技术在航空航天领域应用现状

SLM又称为激光选区熔化成形,作为众多增材制造(AM)方式的一种,以金属粉末作为原材料,通过计算机软件规划出数据模型的扫描路径,控制高能量密度激光在保护气氛中快速烧结成型所需工件。这种方式生产的净成形零件不仅在功能上能满足现有需求,在零部件一体化、轻量化、拓扑优化和复杂流道方面也具有天然的优势。能为研发设计人员带来更多的设计灵感、加快原型验证,现已成为航空航天领域重要的应用、研究方向。本文主要介绍了航空航天领域SLM常用的材料体系,重点介绍了SLM技术在航空航天领域的典型应用,并探讨了SLM技术存在的问题以及未来的重点研究方向。

基于选择性激光熔化技术7075铝合金组织性能与裂纹的研究

选择性激光熔化技术(Selective laser melting,SLM)是近十几年发展的一种利用高能激光束熔化金属粉末,堆叠成型的先进快速成形技术。目前,国内外对铝合金SLM成形的研究主要集中在Al-Si系粉末,对于7系超高强度铝合金粉末SLM成形的研究还处于起步阶段。研究使用7075铝合金粉末对SLM成形工艺做了一系列试验,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等仪器分析了7075铝合金选择性激光熔化成形试样的组织性能和裂纹。结果表明,试样中的裂纹是由成分偏析所造成的,偏析导致非平衡第二相T相和η′(MgZn_2)相析出;并且随着激光能量密度的增加,试样中的柱状晶长度、熔池深度、裂纹平均长度、试样抗拉强度都随之增大,而裂纹数量随之减少。

浅析影响选区激光熔化技术在民用飞机领域应用的关键

选区激光熔化技术作为增材制造的代表性技术,在民机领域具有广泛的应用前景,但目前整体的应用成熟度不高。主要从选区激光熔化技术本身性能影响关键要素出发,分析不同关键要素对增材制造制件性能的影响,同时根据适航本身的要求,分析目前选区激光熔化技术在民机领域应用方面存在的挑战,为该技术的推广应用提供发展方向。

重力落粉型选区激光熔化设备中粉末架桥现象的成因与对策

在重力落粉型选区激光熔化设备中,某些情况下粉末会形成“架桥”现象,严重阻碍铺粉过程的顺利进行,从而导致零件无法成形.文中分析认为粉末流动性不足是产生架桥现象的原因,提出加强原材料检测、严格执行粉末筛分、烘干等预处理制度,采用震动、搅动、气压等方式破坏架桥、利用新旧粉混合改善流动性、在设备中加装超声波检测装置等方法,能够有效避免粉末架桥现象发生.研究结果对保证选区激光熔化成形过程的顺利进行,以及后续设备开发有一定参考意义.