摘要：激光粉末床熔融增材制造面临质量稳定一致性的挑战,铺粉质量是影响成形件质量的重要因素。近年来,计算机视觉在铺粉缺陷监测中的应用表现突出,但其性能却受到标注数据数量不足的限制。针对这一问题,笔者设计了基于视觉大模型分割一切模型(SAM)的铺粉缺陷分割模型(PSAM)。针对SAM预训练参数的知识迁移问题,引入Adapter模块实现参数微调;针对铺粉分割任务中类别信息的需求,改进了SAM中的掩码解码器;针对工业场景中人工提示难的问题,提出了自动提示生成器,实现了视觉提示的自动生成。在训练样本数量仅为50的情况下,PSAM表现出了良好的分割性能,平均交并比(mIoU)可达到65.02%,相较于Deeplab v3和U-Net分别提升了8.52个百分点和5.31个百分点。本研究展示了视觉大模型在增材过程监控中的应用价值和应用潜力。

摘要：基于高斯过程回归(GPR)模型,对激光粉末床熔融(LPBF)增材工艺制备的IN625合金的致密度、晶粒取向和晶粒长径比的观测数据进行了机器学习,确定了具有特定组织特征的致密IN625合金的LPBF工艺窗口,并探讨了激光功率(P)-扫描速度(v)工艺组合以及激光能量密度对合金致密度和显微组织的影响。结果发现,获得高致密(≥99%)合金的激光能量密度需≥55 J/mm^(3),适宜的P-v工艺窗口呈梨形,高激光功率(P)下可选择的扫描速度(v)范围较宽。LPBF合金的柱状晶具有//BD的择优取向,其取向强度及长径比随着激光能量密度的提高而增加,但超过一定值后会有所下降。经交叉验证表明,GPR预测的以致密度和组织特征为目标的LPBF优化工艺窗口是可靠的,该方法可拓展应用到其它合金基于多目标的激光增材工艺优化设计中。

摘要：钼作为一种难熔金属,由于其具有良好的高温力学性能和低膨胀系数而被广泛应用于核工业及航空航天。使用激光粉末床熔融(LPBF)制备的纯钼有着显著的设计优势和工业生产效率。为了提高LPBF生产效率,通过工艺优化,获得了30μm层厚选区激光熔化技术的最优工艺参数,制备出致密度为99.2%的无裂纹纯钼样品。经过XRD和EBSD表征发现,不同参数下纯钼样品均存在择优取向以及不同程度的晶格畸变,样品侧面织构强度大于底面。最优样品硬度为206HV,单向压缩强度和伸长率分别为566MPa和20.7%。该研究为LPBF制备30μm层厚的无裂纹且性能优异的纯钼构件奠定了基础。

摘要：镁合金是最轻的金属材料,因其优异的力学性能和良好的生物相容性,从而在汽车、航空航天、生物医疗等领域具有极大应用潜力。激光粉末床熔融(LPBF)作为一种快速成形技术,已被广泛用于制造复杂结构金属构件,为镁合金的开发和应用提供了广阔的平台。首先,探讨了LPBF过程中镁合金的缺陷形成机制,并总结了其性能特征;其次,研究了LPBF工艺参数与镁合金成形性和材料性能之间的关系,并对试验设计、仿真模型和机器学习等先进智能优化方法进行了评估;再次,介绍了合金元素和后处理方法对LPBF制备的镁合金显微组织和力学性能的影响;最后,展望了LPBF镁合金的未来潜在应用。

摘要：梯度材料结构具有优异的力学性能和能量吸收性能,在航空航天、医学植入体、吸能结构等方面具有广阔的应用前景。通过模仿竹子梯度结构,提出了一种梯度极小曲面多孔结构设计方法,并基于该方法设计了线性梯度Gyroid结构和拓扑密度梯度Gyroid结构。利用激光粉末床熔融技术制备了上述多孔结构,并通过弯曲试验和数字图像相关技术对比研究了均匀结构与梯度结构的弯曲性能差异。研究结果表明,Gyroid均匀多孔结构的弯曲弹性模量与孔隙率呈现线性函数关系,且在80%~85%之间具有弯曲断裂临界孔隙率;而线性梯度多孔结构则具有类似竹子的非对称性弯曲行为,当孔隙率以70%→90%形式分布时具有最高的挠曲韧性且无弯曲断裂现象,而以90%→70%形式分布时则具有最高的弯曲强度,比80%Gyroid均匀结构弯曲强度高出36.08%;基于拓扑优化密度云的梯度Gyroid结构具有最优的弯曲弹性模量。本研究工作验证了孔隙率梯度分布模式会改变结构的弯曲变形和断裂模式,可以通过合理的梯度结构设计获得轻质高强抗弯结构。

摘要：金属激光增材制造技术的发展为航空航天复杂铝合金构件轻量化设计与一体化成形提供了新途径。然而,高强铝合金激光增材制造成形时面临吸收率低、易氧化与烧损、裂纹敏感性高等挑战。针对这些挑战,国内外学者从高强铝合金成分设计与工艺优化等方面开展了一系列研究,为高强铝合金激光增材制造成形性调控及工程应用奠定了基础。综述了近年来激光增材制造高强铝合金成分设计与工艺优化等方面的研究,总结了激光增材制造成形高强铝合金存在的问题及未来发展趋势。

摘要：基于高斯过程回归(GPR)模型,对激光粉末床熔融Ti-6Al-4V合金的致密度和表面粗糙度观测数据进行了机器学习,得到了高致密度合金样品的激光功率−扫描速度的工艺优化窗口,并探讨了激光功率−扫描速度对表面粗糙度的影响。结果表明:获得高致密(≥99.5%)合金的激光功率−扫描速度工艺窗口呈梨形,扫描速度比激光功率对致密度影响更大,且高功率条件下适宜的扫描速度范围较宽。降低激光功率和提高扫描速度会单调增加表面粗糙度,且在低激光功率和高扫描速度下该影响更显著。同一激光能量密度下打印的合金致密度取决于具体的扫描速度和激光功率,但表面粗糙度基本相同。优化工艺窗口下样品的表面粗糙度小于10μm。实验证明GPR预测的优化工艺窗口是可靠的,该方法可拓展应用到其他合金增材工艺优化设计中。

摘要：激光粉末床熔融(L-PBF)能够精确高效地制备复杂结构,适用于目前主流的医用金属材料,可赋予骨科植入物定制化的宏观微观结构,快速响应个性化的临床治疗需求,最大程度地适应骨缺损部位的生理环境并加快骨修复重建进程。本文从生物材料、结构设计和制造工艺角度出发,全面评述了激光粉末床熔融制备金属骨科植入物的发展现状,重点对钛合金和钽合金等不可降解金属以及镁合金和锌合金等可降解金属的激光粉末床熔融工艺特性及力学性能进行了比较分析,并对该技术在骨科植入物制备领域的未来发展进行了展望。

摘要：针对激光粉末床熔融成形的Ti6Al4V合金和AlSi10Mg合金进行电子束对接试验,对比分析不同侧偏束条件下焊接接头的组织和性能。结果表明:钛侧偏束(-0.6 mm)相较于铝侧偏束(+0.6 mm)所获接头的成形更稳定、美观。铝侧偏束时,接头表面出现了大量的气孔及裂纹,接头内部也存在大量的气孔,主要聚集于铝侧熔合线上;钛侧偏束时,接头焊接缺陷的数量明显减少。两种工艺条件下的界面层均形成了一定数量的金属间化合物,铝侧偏束时以TiAl为主,钛侧偏束时形成了TiAl3、TiAl_(2)、Ti_(3)Al和TiAl等多种金属间化合物。铝侧偏束接头抗拉强度最高为81 MPa,钛侧偏束接头抗拉强度最高可达到128 MPa。两种接头均失效于反应界面层处,呈现出脆性断裂的特征。

摘要：下一代武器装备对先进飞行器航空机电系统提出了智能化、综合化、多电化、轻量化、高可靠等要求。传统产品设计、制造到验证的串联式方法已逐渐不能满足航空机电产品更轻重量、更低成本、更短研制周期的需求。因此,需迫切发展具备材料-结构-性能-功能一体化并联式设计与制造能力的金属增材制造技术。综述了激光粉末床熔融增材制造技术在液压、燃油和环控三类典型航空机电产品中的应用,总结了该技术在航空机电产品设计与制造中的应用优势及未来发展方向,为未来航空机电产品的轻量化设计与快速成形提供了技术指导。