热等静压对激光选区熔化成形GH4169合金组织与高温性能的影响

GH4169合金通常于高温环境下服役,增材制造的GH4169合金高温性能往往低于锻件标准,影响其服役安全性,有必要通过热处理手段提高其安全性。采用激光选区熔化技术(SLM)制备GH4169合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等表征手段,探究热等静压热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织、高温拉伸性能和高温持久性能的影响。结果表明:与常规热处理工艺相比,经过热等静压处理后的GH4169合金晶粒为等轴晶,气孔基本消失,Laves相基本消失,短棒状δ相在晶界处更加连续,颗粒状γ''相在晶粒内部大量析出,晶粒得到明显细化。热等静压处理后GH4169合金在扫描方向与沉积方向上的650℃抗拉强度分别为1053 MPa和1051 MPa,断后伸长率分别为8.6%和8.5%;高温持久时间分别为1620 min和2065 min,高温持久时间分别提升了90倍和30倍。高温抗拉强度和高温持久时间均高于锻件的性能指标,断后伸长率尚未超过锻件标准。

激光选区熔化成形半圆孔悬垂结构变形及残余应力研究

基于Simufact additive建立激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形AlSi10Mg合金无支撑半圆孔悬垂结构的仿真模型,分析了不同工序总变形量和残余应力变化情况,研究了几何参数厚度、内/外圆半径对最大总变形量和最大残余应力的影响。结果表明,随着半圆孔厚度增加,最大总变形量和最大残余应力呈增大趋势;半圆孔内圆半径变大,最大总变形量呈增大趋势;半圆孔外圆半径变大,最大总变形量呈减小趋势,但对总变形量影响程度较小。

异形毛细结构喷注器激光选区熔化成形技术分析

异形毛细喷注器是姿控发动机的核心组件,此类构件对流道内表面质量要求极高。为了实现激光选区熔化成形技术推广应用于上述产品以达到型号产品快速研制的目的,以异形毛细微孔流道表面质量为研究对象,利用激光超景深显微镜研究了不同成形角度下小孔表面形貌特征、表面粗糙度的变化规律,确定了异形毛细结构的成形角度在75°~90°范围内,成形构件上、下表皮表面质量均良好。基于异形毛细结构表面光整技术研究,实现了异形毛细结构的均匀光整,尺寸精度达±0.05 mm,表面粗糙度小于6.3μm,通过液流试验验证了激光选区熔化成形某喷注器液流性能,实现了异形毛细结构姿控喷注器的高性能一体化成形。

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。

激光选区熔化成形TC4钛合金表面粘粉及残余应力研究

采用激光选区熔化成形技术制备了TC4钛合金试样,检测分析了试样的表面粘粉现象及表面残余应力分布状态。在保证熔池充分熔化的前提下,减少熔池热输入可有效缓解成形件表面的粘粉现象。成形件沿生长方向存在较大的拉伸残余应力,易导致层间剥离,应通过后续热处理减小残余应力累积。

Ti-6Al-4V钛合金激光选区熔化成形工艺及性能研究

将激光功率和扫描速度作为主要的工艺参数,进行了Ti-6Al-4V钛合金激光选区熔化成形(SLM)试验。结果表明,激光功率为300 W,扫描速度为1.0 m/s时,SLM成形试件的抗拉强度达到1150 MPa,伸长率达到9.5%,抗拉强度和伸长率都较高。激光热输入不足时,试块抗拉强度不能满足使用要求,激光热输入过高时,试件塑性降低。对试件分别进行了普通退火、再结晶退火以及固溶时效处理。热处理后,试件的抗拉强度都明显降低,其中再结晶退火热处理后,试块的组织为等轴α+β相,抗拉强度降到893 MPa,伸长率达到11.9%,塑性显著提高。

热等静压/热处理工艺对激光选区熔化成形GH4169合金微观组织与拉伸性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)成形技术制备GH4169合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等分析热等静压/热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织及拉伸性能的影响规律.结果表明:沉积态合金组织中,沿沉积方向的晶粒为柱状晶,晶粒内枝晶组织细小,枝晶间分布大量Laves相;经热等静压后,合金中的气孔及Laves相可被有效消除,沿沉积方向的晶粒转变为等轴晶;经980℃/1 h固溶处理后,合金中的晶界处析出大量短棒状δ相.热等静压/热处理后G H4169合金试样的室温及650℃拉伸性能均高于锻件标准要求的力学性能指标,且温度对断裂方式影响不大.

退火热处理对TA17钛合金激光选区熔化成形件的力学性能影响研究

针对TA17钛合金激光选区熔化成形(SLM)试验件高强度、低塑性的问题,开展不同温度、冷却方式下的退火热处理工艺研究,通过研究退火热处理前后试件的力学性能测试结果,分析退火热处理工艺对TA17钛合金SLM试件力学性能的影响。结果表明:经过900~950℃真空保温2 h后空冷的退火热处理,SLM试件的强度降低,塑性与韧性得到明显提高,整体力学性能较均衡,满足技术要求。

掺杂铝合金激光选区熔化成形研究进展

激光选区熔化成形(selective laser melting, SLM)是制造轻量化、一体化铝合金结构的潜在方法,因具有材料利用率高、生产周期短和成形精度高等优点在航空航天等领域受到广泛关注。目前实现工程应用的SLM成形铝合金种类少,且成形部件力学性能低,已成为制约其发展的主要问题。为进一步提高铝合金性能,掺杂铝合金SLM成形已成为中外研究热点。对金属元素和陶瓷颗粒对SLM成形铝合金致密度、显微组织和力学性能的影响等方面的研究内容进行总结和分析,对掺杂铝合金SLM成形未来发展方向进行展望。

激光选区熔化成形点阵结构应用研究

点阵结构因内部孔隙率可设计,比强度、比刚度高,具有良好的减重效果,适用于结构轻量化设计。近年来,随着激光选区熔化成形技术的发展,点阵结构逐渐被应用到国内外航空航天领域。但激光熔化成形的点阵结构与传统点阵结构有较大区别,模型数据量极大、内部拓扑空间复杂,在设计过程中面临点阵结构标准化定义、模型信息传递、力学性能分析、内部质量检验等方面的挑战。通过对舱门点阵结构的应用研究,对上述挑战和问题进行了研究,为点阵零件设计提供了参考经验。

热等静压对激光选区熔化成形GH4169合金持久性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)成形技术制备了GH4169合金,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等分析手段分析了热等静压对SLM成形GH4169合金组织及持久性能的影响规律。结果表明:沉积态合金组织中,沿沉积方向的晶粒为柱状晶,晶粒内枝晶组织细小,枝晶间分布大量Laves相;热等静压处理可有效消除组织中气孔缺陷,溶解大部分Laves相,促使组织晶粒等轴化,并减少后续980℃固溶处理过程中δ相在晶内的析出;热等静压处理能提高合金的持久寿命,但会降低合金的持久塑性。

激光选区熔化成形技术制备高温合金GH4169复杂构件

本文采用激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)技术制备了高温合金GH4169复杂结构件。研究了不同成形方法和不同成形工艺条件对构件的影响,并对构件力学性能、成形尺寸、成形周期、表面粗糙度进行表征。结果表明:选择倾斜45°角生长时,构件在生长过程中的应力较小,未出现应力开裂的现象且表面缺陷减少;光斑补偿值0.06 mm效果最佳,样件表面较光滑,基本无凹凸缺陷;在光斑补偿值0.06mm、零件倾斜45°生长的GH4169合金复杂构件,其样件的力学强度、延展性能明显优于铸件,并且尺寸精度高、成形周期短、粉末利用率高,表面粗糙度较低(Ra≤1.6μm)。

激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金粉末特性研究

增材制造技术是一种新型的成形技术,其优点在于无需机械加工或任何模具就可快速地将零件从数字模型制造成实体零件,从而缩短产品的研制周期,提高生产效率。激光选区熔化成形专用金属粉末作为增材制造技术最重要的原材料,有着自身独特的规律,粉末特性影响SLM工艺参数的制定。对SLM专用AlSi10Mg粉末特性进行研究(包括粉末化学成分、比表面积和粉末粒度分布等)的结果表明,SLM使用的金属粉末要求粒度小、粒度分布窄、球形度高、氧含量低和流动性好等。

激光选区熔化成形GH4169法兰管性能研究

采用激光选区熔化成形GH4169法兰管,研究了法兰管的成形状态及固溶+双时效后GH4169在L,S,T方向的组织特征,分析不同方向的组织特征及其对材料性能的影响。试验结果发现,激光选区熔化成形GH4169法兰管,成形性优异,冶金结合性良好,零件外部及内部均无缺陷。L向的粗大树枝晶较多并且树枝晶的生长方向与熔化沉积方向一致,S向和T向存在大量均匀等轴晶。激光选区熔化成形GH4169材料在室温及650℃条件下的力学性能均优于GH4169一般锻件的性能,材料各向异性导致横向拉伸试样的抗拉强度及屈服强度均优于纵向拉伸试样的。在650℃,690 MPa负载条件下,横向及纵向试样分别在25.32 h和25.45 h断裂,伸长率分别为5.5%和5.3%,法兰管可以在高温下负载工作。

上海探真激光技术有限公司 TS120激光选区熔化成形设备

TS120激光选区熔化成形设备以高精度、高效率著称。它优化了扫描策略,大大提升效率。该产品具有微型光斑和高精度成形等性能。设备打印满盘120颗牙仅需5-6h,属业内翘楚。

“C口”管通结构产品激光选区熔化成形仿真研究

本文针对液体火箭发动机“C口”管通结构产品SLM成形过程中变形大的问题,采用Simufact Additive仿真软件对进气导管成形工艺进行了仿真分析。仿真结果显示,在“C口”弯管端口添加约束支撑,可防止弯管在成形过程中发生变形,但支撑去除后,在内应力作用下弯管部位会出现较大变形。成形结束后,低温退火处理(500℃)不能完全消除产品内应力,产品支撑去除后仍会发生较大变形;高温退火(1100℃)可消除成形应力,支撑去除后产品基本无变形。按仿真结果获得优化方案进行产品成形,产品尺寸公差满足CT6要求,模拟仿真对“C口”管通产品的高质量成形具有实际指导意义。

激光选区熔化成形GH4169冶金缺陷主动调控方法

针对激光选区熔化成形GH4169高温合金未熔合、孔洞和微气孔三类缺陷,在明晰其产生机理基础上,提出了粉末调控-工艺调控-热等静压调控的全流程冶金缺陷主动调控方法。结果表明,降低粉末空心粉率是控制微气孔缺陷的主要途径,建议优先选用空心粉效率更低的等离子旋转电极粉末;未熔合缺陷和孔洞缺陷主要通过工艺参数调控,提出了用于表征能量输入的熔化能量比η_(m)及气化能量比η_(v),针对GH4169高温合金,当η_(m)>4.62且η_(v)<0.78时,可有效避免未熔合和孔洞缺陷;成形后热等静压可进一步消除内部微小缺陷,将缺陷数量降低1~2个数量级。

面向钛合金叶片激光选区熔化成形设备控制系统设计研究

针对钛合金激光选区熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)成形技术在航空应用的开发需求,设计开发了一套SLM成型设备控制系统。首先介绍了SLM设备结构组成,在已有SLM设备机械结构的基础上,提出以ZMC420SCAN控制器为核心的SLM设备控制方案。并对其控制系统进行了设计和配以相应驱动执行部件,设计了二维振镜扫描控制单元等关键单元模块,并组成了SLM模块化成套控制系统,控制器内部方便集成各种硬件控制模块,通过开发振镜控制技术实现运动控制与振镜联合插补运动,保证了SLM设备在运行过程中激光烧结运动的自动稳定控制,最后验证了该系统在航空发动机叶片成形过程控制的有效性。

选区激光熔化成形铜合金研究进展

铜合金具有良好的导电导热性,是众多行业的基础材料,随着高新技术的迅速发展,许多行业对高性能、高精度、复杂结构铜合金零部件需求日益增大。传统工艺可制备常规铜合金零件,但对于一些复杂结构铜合金零部件的制备存在困难。首先,本文综述了选区激光熔化成形铜及铜合金的研究进展,系统介绍了目前选区激光熔化成形纯铜所遇到的难点及解决方法;然后,综述了目前选区激光熔化成形不同系列铜合金的研究现状,重点介绍了不同系列铜合金成形件微观组织和力学性能及热处理后成形件微观组织和力学性能变化;最后总结了选区激光熔化成形铜及铜合金存在的问题及未来的研究方向。

电化学抛光对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响

研究了电化学抛光过程中电解液比例、电压、电解时间等参数对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响。结果表明,选区激光熔化成形的Ti6Al4V牙冠表面粗糙度较大,有明显的熔池边界及台阶,试样表面粘结大量粉末颗粒,初始粗糙度高达30μm。在体积比1:8的高氯酸和醋酸电解液中进行电化学抛光,当电压较小(10 V)时,只能去除表面粘附的粉末颗粒,抛光效果不明显;当抛光电压较高(50 V)或高氯酸和醋酸比例较大时,表面抛光过度,导致局部凹凸不平,粗糙度明显上升。在30 V电压下抛光30 min后,表面质量较好,表面粗糙度约为1μm,达到使用要求。经抛光处理后的Ti6Al4V牙冠表面的耐蚀性能大大提升,相比于未进行表面处理的牙冠,其耐蚀性能提高近一个数量级。