激光选区熔化技术研究热点可视化分析

为深入分析激光选区熔化(selective laser melting)技术研究热点和发展状况,采集中国期刊全文数据库(CNKI)收录的核心期刊上的478篇科技文献,借助文献分析可视化软件CiteSpace和社会网络分析软件Ucinet,采用统计分析、共现分析等多种研究方法,对关键词热点、聚类、突现等角度进行了全景式描绘,构建激光选区融化技术知识图谱,揭示该技术研究热点主题以及演化趋势。

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。

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。

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。

钛及钛合金激光选区熔化技术的研究进展

激光选区熔化(SLM)作为一种直接制造金属构件的增材制造技术,可实现复杂结构件的高精度制造。介绍了SLM技术的发展现状及原理,从材料体系、成形工艺、显微组织及力学性能方面论述了国内外钛及钛合金SLM技术的研究及应用现状,总结了SLM技术加工钛及钛合金过程中存在的问题,及对其未来的发展趋势进行了展望。

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。

螺杆转子激光选区熔化成型试验分析

为了探索增材制造成型螺杆转子的可成型性,利用激光选区熔化技术对螺杆转子进行增材试验。在成型过程中发现阳转子经退火处理后凸齿顶端产生了裂纹,并结合ANSYS软件验证发现,裂纹易出现在尖角过渡处;通过分析其扫描策略的显微组织特性,成功成型了螺杆转子;随后对其内部组织进行硬度检测后发现,符合要求,并采用三坐标对阴阳转子尺寸精度进行了检测,其平均误差在0.1mm左右,可进入精磨阶段,极大减少了减材成形工序。

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.

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。

激光选区熔化Ti-6Al-4V在医疗器械领域的研究现状

激光选区熔化技术(SLM)因其具备高复杂结构制造能力而在医疗器械制造上展现着独特的优势。近年来,SLM在医疗器械制造上日趋活跃,综述了基于激光选区熔化成形、应用于创伤外科医疗器械生产制造Ti-6Al-4V的研究现状。包括SLM成形Ti-6Al-4V的基础工艺、力学性能、细胞相容性三方面的研究进展,同时举例了一些基于SLM成形Ti-6Al-4V医疗器械的应用及案例。最后针对基于此技术制造医疗器械研究存在的问题进行了总结。尽管SLM成形Ti-6Al-4V在医疗领域发展相对缓慢,但现有的研究和潜力表明,随着基础制造研究的不断深入和临床不断的实践,创伤外科的精准治疗方案将无疑有望成为可能。

激光选区熔化组织分析及人工神经网络力学性能预测

采用激光选区熔化技术(selective laser melting,SLM)制备18Ni300时效模具钢.通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM),研究试样的枝晶生长取向和凝固组织状态.利用人工神经网络对激光功率、扫描速度和扫描间距进行重要性分析,同时采用BP(back propagation,BP)神经网络以工艺参数为特征对材料的抗拉强度进行预测,应用遗传算法(genetic algorithm,GA)对神经网络权值和阈值进行寻优.结果表明,试样组织主要呈树枝柱状生长,外延生长明显,组织取向主要取决于熔池底部的凝固条件;熔池顶部易发生柱状晶向等轴晶转变(columnar to equiaxed transition,CET),可以通过调节工艺参数来控制转变区的大小;热毛细对流导致熔池其它区域也出现枝向转变区.人工神经网络重要性预测结果由大到小的顺序是激光功率、扫描速度、扫描间距,BP拟合结果与实际结果较为接近,决定系数R^2=0.73.

CuAlMn合金粉末激光选区熔化成形组织与性能研究

利用激光选区熔化技术将CuAlMn合金粉末打印成形,采用金相显微镜观察、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析、电子背散射衍射测试及显微硬度测量等手段研究成形试样的组织与性能。研究结果表明:当激光能量密度输入从21.9 J/mm^3增加到87.5 J/mm^3时,激光选区熔化成形CuAlMn试样的密度先增大后减小;试样的显微硬度随着激光能量密度的增加而降低,这是因为粉末和成形试样都为(DO3+L21)晶体结构的β相,激光能量密度增加导致Mn元素大量挥发,增强了Al原子和Mn原子发生晶格外扩散,使得母相固溶度降低,导致试样的硬度减小。微观组织形貌显示试样建造方向和水平方向有较大区别,建造方向熔池顶端直径为200μm左右,EBSD分析表明试样在建造方向<100>拥有很强的织构,其织构指数和织构强度分别为3.691和3.124。

选区激光熔化成形316L表面质量及工艺试验研究

目的提高选区激光熔化成形316L不锈钢的成形表面质量,达到高质高效成形效果。方法采用380W功率的激光进行SLM成形,对比160μm大层厚和1000 mm/s以上高速率两种工艺组合,对表面及截面缺陷形成机理进行试验研究,检测其表面形貌、致密度、微观组织、力学性能等,探索316L高质高效打印成形的工艺方法。结果选区激光熔化成形316L不锈钢主要有球化、搭接、熔池间未熔合的表面缺陷,截面具有气孔、球化、熔池间未熔合的缺陷。曝光时间对于大层厚成形截面质量影响最大,增加曝光时间会提高成形致密度;而较小的曝光时间和点距以及线间距更有利于高速率成形。在1000 mm/s高速率试验条件下,即曝光时间、点距、线间距分别为30μs、30μm、90μm时,试件致密度达到99.99%。结论高速率成形的截面质量通过工艺优化组合可达到高致密度,且通过表面重熔工艺改善表面效果明显,整体性能最优。大层厚参数打印成形虽可达到高致密度,但在表面质量方面与高速率成形参数存在较大差距。综合比较,高速率成形在保证较好表面质量的前提下可以达到高致密度。

退火处理对激光选区激光熔化成形Ti-6Al-4V合金的显微组织和力学性能影响

利用激光选区熔化技术(SLM)制备Ti-6Al-4V合金,并研究退火处理对该合金的相转变、元素扩散、显微组织结构以及力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,钒元素富集在α′相并且α′相在973 K转变为α+β双相组织。在973 K,α′相所形成的马氏体组织转变为细小等轴显微组织,且该等轴组织随温度的升高发生显著粗化。经过973 K退火的SLM Ti-6Al-4V合金表现出良好且均衡的强度和延展性,分别为(1305±25)MPa,(37±3)%。

选区激光熔化工艺参数对钛合金Ti-6Al-4V成形质量的影响研究

为了探究选区激光熔化技术(Selective laster melting,SLM)成形工艺参数对产品成形质量的影响规律,利用钛合金Ti–6Al–4V粉末作为原材料,以成形工艺参数点间距、曝光时间、线间距分别为变量,进行SLM成形试验,对表面形貌、平面度、直线度误差进行数据采集并分析,分析成形参数点间距、曝光时间和扫描线间距对成形质量的影响规律。结果表明,扫描点间距、曝光时间、线间距与表面微观几何形貌及几何精度有紧密相关性,随着线间距的增大,表面微观形状变得愈加粗糙,表面质量下降,而试件的几何精度误差则是随着线间距的增大呈现减小后增大的趋势。曝光时间80μs、点间距40μm工艺参数下的成形试件几何精度优于曝光时间60μs、点间距30μm和曝光时间100μs、点间距50μm条件下的成形试件的几何精度。

选区激光熔化悬垂结构支撑添加研究

选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)是一种增材制造工艺,以粉末床为特征,利用高能激光束分层熔接金属粉末的方式成型三维零件,逐层堆积的工艺特点决定其在制作悬垂结构时需要添加支撑。支撑的添加方法可以分为自动添加和手动添加两种。目前依靠软件自动添加的支撑结构依然存在不足,需要手动配合添加支撑才能保证零件的高效成型。然而手动添加支撑的操作较为繁琐,对操作人员的要求较高,需要开展深入研究,积累工艺经验。本文主要通过对SLM打印悬垂结构过程中出现的变形问题进行分析,总结了手动添加支撑的基本规律,并且通过ANSYS Additive软件分别对手动和自动添加的支撑结构及零件结构成型过程中的变形进行模拟仿真,验证支撑添加规律的正确性。

医用纯钽激光选区熔化制备工艺及力学性能研究

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表明,使用SLM技术所制备的纯钽试样宏观表面良好,孔隙率低,其微观组织结构主要由细小等轴晶构成,主要物相为BCC-Ta相;采用最优工艺制备的纯钽试样硬度达220 HV0.2、屈服强度551 MPa、抗拉强度618 MPa、伸长率13.2%,均优于铸态纯钽。因此,该研究证明了采用SLM技术制备高性能纯钽零件是一项极具研究价值的工作。

激光选区熔化镁合金研究进展

镁合金是最轻的金属结构材料,以其优异的力学性能和生物相容性能在航空航天、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。与镁合金的传统制造工艺相比,激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术具有成形精度好、空间自由度高且加工周期短等优势,尤其是高性能复杂结构的镁合金构件的制造,因此拓宽了镁合金的应用前景。综述了激光选区熔化工艺参数对镁合金成形质量、组织、性能等方面的影响,并讨论了技术难题,最后展望了激光选区熔化成形镁合金的未来发展趋势。

基于响应面优化法激光选区熔化AlMgScZr研究

铝合金因其轻质、高强而被广泛应用于国防建设及航空航天等领域中,而激光选区熔化(SLM)技术在复杂结构零件的制造上具有很大的优势.采用SLM技术制备AlMgScZr合金,通过响应面优化的方法对其工艺参数进行了优化,得到了相对密度为99.11%、抗拉强度为333 MPa、屈服强度为282 MPa、延伸率为16%和显微硬度为119.5 HV_(0.05)的AlMgScZr铝合金试样.同时,研究了热处理对SLM制备的AlMgScZr试样拉伸性能的影响.结果表明,经过350℃保温6 h,在氩气气氛中冷却后经热处理制备的试样的抗拉强度升高到561.9 MPa,屈服强度提高至546.8 MPa,延伸率为5.2%.通过响应面参数优化得到了性能优异的高强度铝合金,为SLM制备AlMgScZr合金的应用提供了理论参考.

激光选区熔化在SiC_(p)/Al复合材料制备方面的应用

高体积分数SiC增强Al复合材料具有较小的膨胀系数和较好的导热性,可以在电子封装和热控元器件方面进行广泛应用。但制备性能优异的高体积分数此类复合材料的难度极大,这就严重阻碍了其应用,本文介绍了激光选区熔化法制备SiC_(p)/Al复合材料国内外的研究现状,比较了传统制备方法和激光选区熔化法在制备SiC_(p)/Al基复合材料方面各自的技术特点,激光选区熔化法在制备该复合材料方面具有明显优势,在未来制备方面具有广阔前景。