扫描策略及束流参数对TC4合金电子束快速成形过程的影响

在电子束快速成形TC4合金零件的过程中,由于加工方式的特殊性,易发生零件变形、熔融金属液球化以及"吹粉"现象。加工过程中主要通过工艺调整的方式避免以上问题,具体分为扫描策略调整以及电子束流参数调节。采用等间距顺序扫描策略可有效降低加工过程中的温度梯度,减少零件变形。调节束流功率与扫描速度,以及通过合理的参数组合可避免加工过程中的球化和吹粉现象。

电子束快速成形技术制备医用金属多孔材料研究进展

介绍了电子束快速成形方法及其在制备生物医用金属多孔材料方面的优势。从电子束快速成形生物多孔材料中的孔结构设计,包括孔结构的力学和生物相容性设计、梯度孔结构设计,个体化金属植入体制备及多孔植入体的表面改性和临床性能评估几个方面阐述了电子束快速成形技术在国内外的研究进展情况。最后简单评述了电子束快速成形技术在制备生物医用材料中存在的不足,并展望了未来的研究趋势。

电子束快速成形温度场模拟

利用ANSYS软件模拟电子束快速成形过程的温度场分布情况,电子束能量输入用高斯面热源表示,由于快速成形过程在真空室中进行,因此只考虑热辐射散热。同时模拟了单圆扫描、多个圆同时扫描和多个圆依次扫描的温度场分布.结果表明,对于成形一定宽度的圆筒,多个圆从外到里依次扫描的方式比较理想,用较小的束流就可以达到熔点以上温度,扫描范围与成形范围趋于一致,得到的成形件表面均匀平整,成形精度较多个圆同时扫描时容易控制.利用"生死单元"技术模拟了层层堆积快速成形的过程,从中可以了解快速成形过程的温度场变化情况,以优化工艺参数.

电子束快速成形TC18合金多次堆积的组织特征研究

本文研究了多次堆积电子束快速成形TC18合金组织特征。结果表明:沉积体的顶部为针状马氏体区;下部为网篮组织,网篮组织的片状α厚度不均匀,形成层带状过渡区;β柱状晶呈外延生长趋势,在沉积体心部竖直向上生长;在沉积体边缘柱状晶主轴向心部倾斜,沉积体的硬度和片状α的厚度成反比例相关。

热处理工艺对电子束熔丝成形TC18钛合金组织性能的影响

利用电子束熔丝成形技术制备了TC18钛合金试样,研究了热处理工艺对TC18钛合金显微组织性能的影响。结果表明,经热等静压处理后,宏观组织为典型的沿堆积高度方向生长的粗大β柱状晶;β晶粒内部显微组织具有网篮状组织特征;片层状初生α相随着固溶温度升高而逐渐减少,固溶温度为830℃时全部消失;随固溶温度的升高,试样对应的显微硬度值增大;相同固溶处理条件下,随时效温度的升高,β转变组织中次生α相片层宽度明显增大,对应的显微硬度值降低。

电子束快速成形研究进展及关键问题分析

电子束快速成形效率高,可加工材料范围广,具有高真空保护,是粉末近净成形的前沿技术和重要发展方向。概述了电子束快速成形研究进展,针对影响成形质量和精度的吹粉、球化、零件变形、残余应力、表面粗糙度、缺陷控制等关键问题,从电子束与粉末相互作用、粉末烧结及熔化、温度场及应力应变演化的角度着重进行了分析,并据此提出具体解决措施和研究重点。

电子束熔丝成形的TC4钛合金的组织与性能研究

研究了采用电子束熔丝成形(EBRM)技术制造的TC4钛合金件的组织特征及力学性能,结果表明:经EBRM技术得到的TC4钛合金件宏观组织为异常粗大的β柱状晶。经热处理后,显微组织由片状初生α相、β转变组织及晶界α相组成;室温拉伸性能呈现明显的各向异性,但各方向的强度和塑性均满足AMS 4999A—2011标准要求,其中,x、y向抗拉强度与自由锻件实测水平相当;室温冲击韧度达到70 J/cm2,约为自由锻件及铸件实测值的两倍;光滑试样轴向加载高周疲劳性能优于经β热处理的锻件;轴向加载低循环应变疲劳性能与锻件相当,但优于铸件。

TC4钛合金电子束自由成形/热轧加工组织演变规律研究

采用电子束自由成形的方法成形出TC4钛合金板材,然后进行热轧,通过分析不同轧制工艺条件下的微观组织,研究了轧制工艺参数对电子束自由成形板材微观组织的影响规律。研究表明,与电子束自由成形后的板材相比,经轧制或轧制后热处理的板材组织主要是热机械加工组织,原始组织中的孔洞也得到弥合。轧制变形是改善电子束自由成形后钛合金组织的一种有效手段。

预热工艺对TC4合金电子束快速成形组织和性能的影响

在电子束快速成形TC4合金零件的过程中,由于成型区域温度场不均匀以及金属粉末表面电荷富集等原因,容易发生成形层卷曲变形以及"吹粉"。利用电子束扫描偏转速度快的特点,在成形区域熔融烧结前加入预热粉床的工艺过程。利用光学显微镜、扫描电镜和力学万能试验机研究了成形零件的组织和力学性能。结果表明:加入预热工艺后,TC4合金试样屈服强度达833 MPa,抗拉强度达930 MPa,断面收缩率达47%,性能优于ASTM标准。

相对论Klystron双流放大器电子注的成形

相对论双流放大器是一种结构简单、高效率的高功率微波器件。其作用机理是沿同一方向传播的两束同心的环形电子束之间的双流不稳定性。这种双流不稳定性导致两个电子束之间的能量交换 ,最后由输出腔变成微波放大输出。相对论双流放大器成功的关键之一就是同一方向传播的两束同心的环形电子束的成形 ,利用 MAGIC粒子模拟程序 ,对相对论双流放大器电子注的成形进行了粒子模拟。通过粒子模拟 。

TC18钛合金电子束熔丝成形技术研究

简要介绍了电子束熔丝成形的技术特点及应用,通过对TC18高强钛合金电子束熔丝成形技术变形控制、缺陷控制和力学性能调控三大关键技术的研究,概述了该成形技术在TC18钛合金结构成形中的最新研究进展;总结了工程应用中存在的问题,归纳出电子束熔丝成形技术发展中存在的一些主要基础科学问题。

A-100钢电子束熔丝成形件超声相控阵检测应用初探

初步研究了超声相控阵检测技术在A-100钢电子束熔丝成形制件中的应用。结果表明:超声相控阵检测技术在A-100钢电子束熔丝成形制件微裂纹检测和大厚度制件检测中有较好的应用效果;与成形路径等因素相关的微观组织结构对检测技术的应用有较大影响;超声波入射方向和角度选择对微裂纹的识别非常关键;制件内部微裂纹存在与平行于逐层生长方向的某端面呈现小倾角或近似平行的断续拐弯状的分布趋势。

电子束快速成形TC18钛合金的显微组织与硬度的关系

研究了电子束快速成形TC18钛合金（简称KTC18）3种典型退火制度下显微组织演化规律及与显微硬度的关系。结果表明,在700~830oC单一退火条件下,合金相组成为初生α相与亚稳β相,随着温度升高,初生α相体积分数减少,基体显微硬度变化较小;在双重退火条件下,500~650oC之间低温退火过程中会析出细小、编织排列的条状α相,可显著提高基体硬度,随着低温退火温度升高,α析出相粗化且数量变少,导致基体硬度降低;三重退火条件下,高温炉冷和中温退火过程中会产生粗大的竹叶状一次α相,其数量随中温退火温度升高而减少,对显微硬度影响较小。低温退火析出的细小、弥散α相对KTC18显微硬度影响最大,其数量和尺寸取决于其他类型α相的数量和低温退火制度。

电子束熔丝成形Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金的组织与力学性能

试验采用电子束熔丝快速成形方法(EBRM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金试样,研究了EBRM Ti6321合金化学成分、显微组织、力学性能及冲击韧性.结果表明,该合金在熔丝成形中Al元素烧损1.0%左右,且合金内部没有元素偏析.EBRM Ti6321合金显微组织为沿沉积高度方向生长、晶贯穿多个沉积层的粗大柱状晶,柱状晶内部以α片层为主.EBRM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度各项异性系数为2.6%,断裂方式均为韧性断裂.x向和z向冲击韧性均不低于80 J,各向异性系数为3.1%;冲击断口有大量的韧窝,为典型的韧性断裂.

电子注成形误差对ECRM性能的影响

在采用具有椭圆环形横截面的单能空心注模型描述电子注成形几何误差基础上，本文研究电子注成形几何误差对ＴＥ＾０ｍｎ模电子回旋谐振脉塞小信号信号性能的影响，通过数值计算，给出电子注小成形误差对ＴＥ＾０ｍｎ模回旋基波ＥＣＲＭ耦合系数影响的定量关系。

3D打印成形Ti-6Al-4V合金的组织和力学性能分析

采用3D打印方法制得Ti-6Al-4V合金形成梯度组织,通过实验测试方法对其组织以及拉伸力学性能进行测试分析。研究结果表明:各区域形成了不同尺寸与分布形态的β晶粒。试样形成了清晰的层带间界线,相邻层带间界线距离约2.5 mm。各个高度处都形成了片层组织,不同部位的α片层具有明显不同的尺寸。在各个高度处的试样拉伸测试得到的屈服强度基本一致,而拉伸强度由底部的842 MPa增大至顶部的895 MPa,同时断裂伸长率上升。合金顶端形成了较多位错,中间部位的位错密度发生了显著减小,到底部区域时位错已经很少。45°方向试样达到了最高的屈服/拉伸强度,强度最低的是Z方向试样;X和Y方向试样具备较高断裂延伸率,之后是45°方向试样,最小的是Z方向试样。

TC18钛合金电子束熔丝成形塑性调控

针对电子束熔丝成形TC18钛合金成形件,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TC18钛合金的显微组织特征、断裂行为及断裂原因进行了研究。结果表明,TC18钛合金拉伸断裂模式为正断与切断两者相混合的断裂,断裂机制为沿晶韧性断裂和穿晶韧窝断裂,断裂起源于晶界;在热等静压后产生了大量魏氏组织,是导致塑性下降的重要因素之一;利用高温热处理可改善晶界组织,在强度变化不大的条件下,沿成形方向拉伸塑性可提高至7%以上。电子束熔丝成形后由于晶粒异常粗大,且尺寸不均匀,薄壁结构性能受单个晶粒的影响较大。

电子束熔丝快速形成TC4钛合金组织特征及性能

采用电子束熔丝快速成形技术制备了TC4钛合金直壁件结构。根据电子束熔丝成形特征和TC4钛合金特点,分析了堆积层高度方向上的组织变化规律和性能特点及组织与性能之间的关系。结果表明:采用单道多层方式堆积的TC4钛合金形成件表面成形良好,成形件呈现出粗大β柱状晶。在与基材结合处主要由层片状组织、少量残余α'相和β相组成。从堆积层顶部到基材,随着到基材距离的减小,硬度呈逐渐增加的趋势,在堆积层与基材结合处硬度最大,达到最大值后减小。在成形层和基材熔合的位置类似于堆焊焊缝区,由于针状马氏体α'的出现,硬度升高。

电子束熔丝沉积4043/4074铝合金的组织与力学性能

目的研究电子束熔丝沉积Al-Si合金的微观组织与力学性能以及后续热处理的影响。方法采用电子束熔丝沉积快速成形技术,分别对直径2 mm的4043和4047铝合金丝材进行增材制造成形,研究样品在不同方向上的微观组织与力学性能以及后续热处理的影响。结果打印态的4043和4047合金的致密度分别为99.81%和99.88%,热处理后略有降低,分别为98.94%和99.77%。打印态样品中含有一些由硅颗粒和杂质相组成的条带状微观组织。打印态样品中含有近似等轴状与棒状的两类细小Si颗粒。打印态样品在长、宽、高3个方向上的拉伸强度相当,4043合金的抗拉强度为120~127 MPa,伸长率为12%~30%;4047合金的抗拉强度为151~155 MPa,伸长率为15%~30%。经热处理后,样品的强度略有降低,但伸长率显著提升。结论通过控制EBF3参数,可以获得致密无缺陷的具有良好力学性能的块体Al-Si合金样品,其力学性能可通过后续热处理进一步调控。

Ti600合金的电子束快速成形

通过研究Ti600合金电子束快速成形样坯的组织、室温强度和断口特征,探索用电子束快速成形(EBM)工艺制备Ti600合金复杂零件的可能性。结果表明:Ti600合金的EBM沉积态组织是网篮组织,从样坯顶部到底部,α片层组织逐渐变大,样坯中部有大量纳米级粒子析出;沿α边界有易腐蚀的"类球状组织"产生;Ti600合金EBM组织中的纳米级粒子主要是Y2O3、α2粒子、Si的高温相与低温相,Si的析出相与合金成分和EBM工艺有关;Ti600合金EBM样坯的顶部和底部室温抗拉强度高,中部室温抗拉强度低,主要与α片层尺寸和Si的存在形态有关;Ti600合金的EBM样坯的室温拉伸断口为塑性断裂,断裂主要是由缺陷、本征脆性、晶间结合不牢等原因引起。