摘要：采用激光立体成形(LSF)和超声冲击处理(UIT)混合制造的方法,通过逐层强化表面,改善Ti60合金的结构和性能。采用SEM、TEM和XRD分析并比较UIT前后LSF处理Ti60样品的显微组织、力学性能和阻燃性能。结果表明,UIT后LSF处理Ti60合金的晶粒得到细化,冶金缺陷减少。同时,UIT后沉积层严重变形,并在表面形成纳米晶体。此外,沉积层表面显微硬度提高,残余应力由拉应力变为压应力。烧蚀坑面积减少了21%,Mo,Nb和Zr元素的比例增加。综上所述,LSF和UIT的混合制造可以改善LSF处理Ti60样品的显微组织和性能。

摘要：激光立体成形能够实现高性能复杂零件的精确成形,但成形过程中的高温度梯度极易导致残余应力和变形,最终影响构件的几何精度和力学性能。通过搭建基板单边夹持原位热-变形测量系统,探究了多道多层TC4钛合金成形件在激光立体成形过程中基板温度、变形的演化规律,分析了不同扫描策略对构件热应力场的影响。研究结果表明,构件的变形发展受其热历史驱使,扫描策略对成形件的热变形具有显著影响。

摘要：激光立体成形已逐渐成为大型高性能复杂铝合金构件制造的一条重要途径。采用具有不同波长的CO_2和YAG激光器在铸态基材上进行了AlSi10Mg合金的激光立体成形,研究了不同激光器对AlSi10Mg合金沉积态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。利用XRD、OM和SEM研究了AlSi10Mg合金成形件的微观组织;利用电子拉力试验机测试了AlSi10Mg合金成形件的力学性能。结果表明:相比铸态基材,AlSi10Mg合金沉积态组织主要由取向沿沉积方向外延生长的柱状α-Al枝晶和枝晶间呈纤维或颗粒状生长的Al-Si共晶组成,组织显著细化;且在530℃,3~5 min固溶处理后可实现共晶Si的球化。与CO_2激光相比,采用更短波长的YAG激光进行成形时组织更为细化。经T6热处理后,采用YAG激光成形的AlSi10Mg合金力学性能明显优于压铸铝合金。

摘要：TC4-TA19功能梯度材料可在同一结构不同部位获得不同的性能,具备工程应用潜力和价值。激光立体成形是一种可靠的高性能金属构件制备技术,适用于制造功能梯度材料。本文对激光立体成形TC4-TA19功能梯度材料的成形过程热行为和3种典型成分梯度区的组织形态进行了模拟和实验研究。结果表明,成形温度场和凝固冷却速度受激光功率和层厚的影响显著,受扫描速度影响相对较小,对成分梯度不敏感。成分梯度区组织均由外延生长β柱状晶和晶内交错的α板条组成,其中α板条尺寸主要受合金成分影响,随TC4比例提高不断粗化。成分梯度区中成分界面处的组织具有较高的连续性,成分梯度越小,界面越不明显。成分梯度区具有较高的设计自由度,可通过调控激光功率和层厚优化凝固组织,利于实际生产。

摘要：为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性,基于其团簇成分式12[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))+5[Al-Ti_(14)](V2Ti)设计成分式为4[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))+12[Al-Ti_(14)](V2Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V,%)合金,采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金),研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770μm,α板条的宽度约为0.71μm;而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606μm,α板条的宽度约为0.48μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α’+α相,其室温拉伸屈服强度约为893 MPa,抗拉强度约为1071 MPa,延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α’’+α相,与α’马氏体相比,应力诱发的α’’马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力,其室温拉伸屈服强度约为383 MPa,抗拉强度约为989 MPa,延伸率达到了17%。这表明,根据团簇理论模型调控α’’+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。

摘要：30CrNi2MoVA钢广泛应用于兵器装备制造行业,采用该材料进行激光立体成形工艺研究。通过回归正交设计方法,结合同轴电荷耦合元件相机对熔池形貌实时监测,选用指数型回归模型得到了激光立体成形主要工艺参数对30CrNi2MoVA钢单道熔覆尺寸的影响规律,明确了影响熔覆层宽度和高度的显著性因素及相应回归方程。光斑直径、激光功率和扫描速率显著影响熔覆层宽度,熔覆层宽度同光斑直径和激光功率呈正相关而同扫描速率呈负相关;扫描速率和送粉率显著影响熔覆层高度,熔覆层高度同扫描速率呈负相关,同送粉率呈正相关。实验验证结果表明:该成形尺寸预测模型准确。基于熔覆层宽高比预测值确定了在3.5 mm光斑直径下成形30CrNi2MoVA钢的工艺参数选择范围,激光功率应处于1300~3000 W之间,送粉率在0.7~2.5 r/min之间,扫描速率在5~12 mm/s之间。

摘要：目的:研究利用计算机辅助设计及激光立体成形技术制作纯钛全冠的可行性,为这种新的钛金属数控加工技术应用于口腔修复体制作奠定基础。方法:利用UG-NX2软件设计一个数据基牙,在SURFACER逆向工程处理软件中,根据设计的基牙,通过数据牙冠定位及边缘数据插值完成单冠设计。数据生成可用于数控设备分层加工的STL文件,根据实测激光单道熔覆的实际高度、宽度,设定加工参数,通过激光快速成型机制作出纯钛全冠。结果:完成了单冠的数据设计;激光单道熔覆高度0.28mm,宽度1.3mm;根据设计数据,通过激光熔覆堆积制作完成的纯钛冠具有较好的形态。结论:激光立体成形技术作为一种新的计算机辅助制作技术可以初步实现对纯钛全冠的加工制作;对于高精度的纯钛修复体加工制作还需要进一步研究。

摘要：本文针对激光立体成形过程中的热应力变形问题,首先利用原位测量平台监测了一次沉积和二次沉积单壁墙过程中的温度场和基板变形历史,然后基于测量结果校验了有限元热力耦合模型,最后分析了激光立体成形过程中热-变形的演化规律。结果表明,模拟结果与实验结果相符。随着沉积层数增加高温区面积不断增加,且熔池前沿温度梯度明显大于熔池尾部。相比一次沉积过程,二次沉积过程中熔池温度明显较高,且升温速率更快。另外,初始沉积阶段的高温度梯度和冷却阶段的高冷速是诱导热应力和变形的主要因素。

摘要：为减缓激光立体成形过程中由于大的热梯度导致的残余应力和变形,首先采用原位测量监测成形过程中基板的温度及变形演化,并以此校验有限元模型,然后利用校准模型研究不同扫描路径对激光立体成形TC4钛合金构件热-力场演化行为的影响。结果表明:模拟结果与实验吻合良好。最大热梯度和最大拉应力均出现在第一层扫描过程中,温度梯度随沉积层数增加而逐渐减小。长边单向扫描方式下基板的变形量最大,而采用短边往复扫描方式下残余应力和变形最小;采用棋盘格扫描方式能有效减小基板的变形,但不能减小构件的残余应力。另外,基板的横向弯曲变形能有效抑制基板的纵向弯曲,而相变诱导的应力释放对激光立体成形构件的残余应力和变形具有显著的影响。

摘要：以C919大飞机中央翼上下椽条的激光立体成形为研究对象,以激光立体成形扫描路径的工艺过程控制为目标,通过构建激光立体成形工艺参数的样式表达数据库,为椽条扫描路径设定不同的成形工艺参数。通过扫描路径的轮廓偏置生成矩形包围盒测试区域,结合"命中因子"自动判断下一层中相似扫描路径,从而为其指定相同的样式号。根据用户为不同路径设定的不同样式,自动生成激光立体成形数控作业文件。使用该方法实现了不同路径的不同成形工艺参数的设定,多层间样式自动继承,降低了工艺设计人员的操作负担,杜绝了加工过程中人为因素的影响,使工艺设计、数控操作职责明晰,满足了适航认证对激光立体成形过程控制的要求。