电子束熔化成形与锻造Ti6Al4V合金的腐蚀行为对比研究

本工作采用电化学工作站研究了电子束熔化技术(EBM)成形TC4样品和传统锻造TC4在3.5 wt%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明EBM成形TC4样品的非平衡微观结构使其与传统锻造的TC4相比,表现出不同的耐腐蚀性.EBM成形TC4样品与锻件TC4相比,EBM成形样品不同平面存在耐蚀性差异,而且EBM水平面大于锻件,EBM垂直面小于锻件.EBM成形TC4样品垂直面出现的腐蚀性能的各向异性主要是β柱状晶导致的.在腐蚀的过程中,点蚀优先发生在α晶界,因为晶界能量较高,形成多孔的钝化层.本项工作有助于丰富增材制造制备TC4合金在航空钛合金领域的腐蚀性能研究.

电子束选区熔化技术中可控振动落粉铺粉系统的研究

分析了快速成形技术中常用供粉系统与铺粉系统的优缺点。结合电子束选区熔化成形技术在真空环境下人工无法干预、成形区域温度高、成形件刚度大等特点和接触式铺粉机构遇到凸起后经常无法越过而导致成形中断的实验情况,提出了一种可控振动落粉铺粉方案。设计了具有粉末结拱与振动破拱功能且不与成形件相接触的上置式铺粉筛及具有称重传感器反馈的铺粉系统,通过改变铺粉筛的运行速度和加速度实现粉末铺送功能。实验结果表明,该系统运行可靠,在铺粉筛中粉末量一定的情况下可实现均匀铺粉,铺粉厚度通过改变铺粉筛运行速度和加速度来获取,最小粉末层厚度可达0.1mm。

成型尺寸对电子束选区熔化成型TC4合金性能与组织的影响

采用电子束选区熔化制造技术制备不同成型尺寸的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金试样,通过金相显微镜、扫描电镜、万能试验机和X射线衍射仪等研究设备,探究了不同成型尺寸对电子束选区熔化成型TC4钛合金试样的显微组织与力学性能的影响。结果表明:在R05、R06和R07这3种不同成型尺寸的试样中,成型尺寸越大,则拉伸强度和屈服强度越大,同时弹性模量和延伸率越小,即塑性越差;试样R05、R06和R07均发生韧窝断裂,但试样R05断口塑性较差,更接近脆性断裂;试样R07上下段分别形成双态组织和等轴组织,且距离打印基板位置越远,试样的层间结合率和粉末熔化率越低,即打印情况越差;对于成型尺寸最大的试样R05,由于其每层扫描时间长、热传递效果好,故其β柱状晶内形成了细针状马氏体和魏氏组织,而成型尺寸较小的R06试样则由于较高加工温度中的冷却,形成了网篮组织和片状α相组织。

电子束选区熔化成形技术医疗植入体的优化设计及应用

主要介绍电子束选区熔化成形技术(EBM)及其制备生物医疗用假体的工艺流程,并基于该技术的工艺特点,着重介绍EBM医疗植入假体的模型优化设计,包括模型的生成及设计方法、多孔结构的创建方法以及最终生物医疗用假体模型的优化设计。通过假体模型的优化设计,提高3D打印成形质量,优化假体结构,发挥3D打印的优势,实现假体轻量化、与自体骨高度融合的目标,并借助实际应用案例分析了EBM医疗植入体模型设计的重点及注意事项。最后简单阐述EBM在制备生物医疗假体中存在的不足,并展望未来的发展趋势。

电子束熔化成形Ti-6Al-4V钛合金研究进展和应用现状

电子束熔化成形技术(EBM)具有成形速度快、能量利用率高和真空环境无污染等优点,适合于Ti-6Al-4V钛合金的制备,在航空航天、生物医疗等领域得到广泛应用。然而,EBM成形Ti-6Al-4V钛合金构件仍然存在的内部孔隙、粗糙的表面和残余拉应力等缺陷,严重影响了成形件的疲劳性能。通过工艺参数的优化及后处理工艺,如热等静压和表面处理等,可以显著改善EBM成形件的疲劳性能。综述了EBM成形Ti-6Al-4V钛合金的成形工艺、微观组织、力学性能和典型的应用现状。重点讨论了影响疲劳性能的因素,并总结了一些提高疲劳性能的后处理方法。最后对EBM技术未来的发展前景进行了展望。

铜合金模具材料电子束选区熔化成形件耐磨性及机理分析

采用电子束选区熔化成形技术在316L不锈钢基板上成形CuAl0Fe3铜合金块体试样,分析了合金试样的物相组织,微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能,揭示了EBSM铜合金的磨损机制和耐磨机理。结果表明,EBSM铜合金成形件的物相结构为fcc结构的基体塑性α相+交替片成(α+γ_2)共析相+纳米级弥散分布的K相;截面微观组织为尺寸在30～45μm的等轴胞状晶;由于金属增材制造电子束快冷条件而引起的细晶强化、硬脆相和富铁K相的弥散强化,使得EBSM成形件的平均显微硬度达到215HV,是锻造合金的1.3倍;同时EBSM件在相同干摩擦条件下摩擦系数和磨损体积均小于锻件,耐磨性较锻件提高了1.23倍。磨痕形貌观察,EBSM件的磨损机制主要为磨粒磨损,同时伴随着有粘着磨损、疲劳磨损和氧化磨损。

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术(LENS),激光选区熔化技术(SLM)及电子束选区熔化技术(EBSM)3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。

增材制造技术制备纯钨的研究现状及展望

钨具有高熔点、高热导率、低溅射等优点,已广泛应用于航空航天、医疗设备、武器装备等尖端领域。但较高的熔点和低温脆性使得其不适合采用传统铸造及机加工成形,尤其是传统的烧结技术制造存在密度低、强度低等缺点,而增材制造技术既可以避免钨加工过程中的低温脆断,又可以满足制备复杂结构的要求,将成为制造纯钨的有效方法之一。综述了激光选区熔化技术和电子束选区熔化技术两种增材制造技术制造纯钨的原理、发展现状及存在问题,分析讨论增材制造技术在纯钨制造中的巨大发展潜力和良好应用前景,包括增材过程中热循环的监测及控制、研究材料形态的多样化、结合拓扑优化技术,实现结构优化和先进制造的一体化。

金属3D打印技术的研究

3D打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法,被誉为"第三次工业革命"的核心技术。这种无模具的制造方法可以在短时间内生产出高精度、完全致密的金属零件。3D打印具有零件设计自由、零件复杂性、轻量化、零件整合和功能设计等特点,故金属3D打印在航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造和医疗领域中的应用受到特别的关注。首先简要介绍了金属3D打印技术的基本原理、特点及分类,然后重点介绍了几种金属3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔化成形技术(SLM)、直接金属激光烧结技术(DMLS)、电子束熔化成形技术(EBM)和激光工程化净成形技术(LENS),包括技术的基本原理、优缺点及其具体应用领域。最后对金属3D打印技术的优势、目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了总结与展望。

电子束增材制造用TiAl预合金粉末表征

本文采用无坩埚电极感应气雾化法(EIGA)制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb与Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末,并对粉末的特性进行了对比研究。结果表明,两种TiAl预合金粉末具有良好的球形度,且粒度分布符合正态分布;粉末的气体含量较低,其中氧元素的含量保持一致,Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末中氮元素、氢元素含量较高;粉末的显微组织形貌表现为树枝晶状,XRD分析结果表明Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末的主要相为γ相,而Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末的主要相为α2相。

电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状

电子束选区熔化成型件经历了复杂热历史,从而产生多尺度微观结构,热历史数据对于分析微观组织形成有重大作用。复杂的微熔池冶金行为导致温度-时间-空间数据难以通过实验手段获得,数值模拟技术作为一种新的技术手段,为解决该问题提供了新思路。本文从温度场数学理论基础、仿真流程、热-力耦合模拟、熔池热力学模拟、及热缺陷机制几个方面综述了电子束选区熔化热行为数值模拟的研究现状,对电子束选区熔化热行为数值模拟存在的挑战和未来前景展开了论述。