超高速激光熔化扫描速度对Al-Mg-Sc高强铝合金性能的影响

为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征,以7075铝合金为基体,采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金,探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明:超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹,但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al_(3)(Sc,Zr)颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响,发现在0.1~1 m/s范围内,较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积,降低沉积层表面的孔隙率,因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa,断裂伸长率为22.5%。

基板受辐照比值对激光同轴熔丝沉积稳定性的影响

激光熔丝沉积技术是一种输送丝材并以激光为热源的定向能量沉积技术。为了探讨同轴熔丝过程的机理与效应,采用自主研发的激光内同轴送丝熔化沉积技术来分析研究基板受辐照比值对于熔丝过程稳定性的影响;借助高速相机拍摄并分析熔丝沉积过渡阶段机理;通过数学模型计算与实验验证的方式研究了熔丝沉积动态过程与工艺参数之间的关系。结果表明:较小的基板受辐照比值会引起“液滴”过渡熔丝行为,即处于稳定与不稳定的临界状态;而基板受辐照比值较大时会引起“液桥”过渡熔丝行为,即处于一个相对稳定的状态。本研究对激光熔丝沉积的动力学稳态性分析具有一定的指导意义。

激光熔化沉积镍基高温合金微观组织及力学性能的研究进展

激光熔化沉积工艺在镍基高温合金等难加工金属方面具有很强的制造优势。因此,阐述了激光熔化沉积成形镍基高温合金过程中,扫描路径、激光功率和扫描速度对镍基高温合金微观组织及力学性能的影响,以阐明该工艺在镍基高温合金制备和修复领域的潜力。通过对激光熔化沉积成形镍基高温合金微观组织及典型缺陷形成机制的探究,以期为后续激光熔化沉积制备镍基高温合金微观组织及力学性能的调控提供理论依据。

带相变热流固耦合问题的数值方法及金属增材制造仿真

本文提出了一种带相变的热流固强耦合问题的数值求解方法,即热耦合最优输运无网格(HOTM)方法.该方法结合了最优输运无网格方法(OTM)和热流固变分本构模型,能够解决多介质耦合问题中常见的极大变形、大温度梯度、高加热/冷却速率、包括熔化、气化和固化在内的多相变和多相混合等问题.该方法用节点和物质点进行空间离散,同时求解动量和能量守恒方程来获得材料的变形、温度和局部状态.HOTM方法已被用于金属粉末床激光选区熔融工艺(SLM)和超高速激光熔覆技术(EHLA)的直接数值模拟,本文在数值模拟中量化了SLM中粉末颗粒尺寸分布对成型材料孔隙度的影响,并计算了EHLA中金属涂层的近似孔隙率,模拟与实验结果高度吻合.该方法有助于对金属增材制造工艺中控制成品质量加深理解.