金属构件选区激光熔化增材制造控形与控性的跨尺度物理学机制

激光增材制造逐点、逐线、逐域的局部成形特性,要求对金属构件激光增材制造过程进行微观—介观—宏观跨尺度的控形与控性,以实现对球化、孔隙、变形及裂纹等典型冶金缺陷的有效调控。本文针对难加工铝合金构件选区激光熔化精密增材制造,在介观尺度揭示了金属粉末激光熔化/凝固的热力学行为及球化效应形成与抑制机理,在微观尺度明晰了金属激光熔池内部熔体表面张力对气泡运动及熔体致密化的作用机制,在宏观尺度提出了金属构件选区激光熔化的热作用机制及构件内应力形成和变形行为。本文为高性能复杂金属构件激光增材制造的控形与控性提供了物理学基础及关键工艺调控方法。

电子束熔丝成形Ti6Al4V单道沉积体的工艺研究:几何尺寸、显微组织,成分及硬度

采用电子束熔丝成形工艺制备了Ti6Al4V单道沉积体,并研究了送丝速度、束流功率和行进速度等工艺参数下沉积体的几何尺寸、显微结构、成分以及硬度的变化。结果表明,加快送丝速度有利于提高沉积效率及成形精度,但需要足够的热输入以保证沉积顺利。当送丝速率、行进速度增大或束流功率减小时,由于熔池温度和尺寸的减小,可以获得较窄的柱状β晶及其内部细小的组织特征,同时铝蒸发损耗降低。因此,采用这些工艺制备的沉积体具有更高的硬度。本研究揭示了工艺参数与沉积体结构性能之间的关系,为制造具有可靠组织结构和力学性能的多层构件提供有价值的指导。