摘要：为研究支柱尺寸差异对bcc点阵结构抗压缩性能的影响,在相同密度下,设计了5种不同支柱尺寸的bcc-x点阵结构。采用选区激光熔化技术制备了316L不锈钢bcc-x点阵结构,使用材料塑性本构建立点阵结构准静态压缩的有限元分析模型。实验和模拟的结果表明:随着支柱比例因子x的增加,bcc点阵的抗压缩性能体现出先升后降的趋势,且x大于1后,抗压性能对x更敏感。x为1时可获得最优的抗压性能,bcc-1的比刚度、比强度和比能量吸收分别为986.794 MPa·cm^(3)·g^(-1)、25.084 MPa·cm^(3)·g^(-1)和11.731 J/g。与bcc-1相比,x的降低和增加都会破坏单元的对称性,且x越偏离1时,层间高应力区分布越不规律,结构的变形越易失稳。其中bcc-1.5的抗压性能最差,比刚度、比强度和比能量吸收相对于bcc-1分别降低了20.765%和12.265%和12.309%。

摘要：高熵合金(HEAs)凭借其多主元特性,展现出远超传统合金的优异性能,然而传统制备方法在高熵合金的生产过程中存在诸多限制。随着先进制造技术的快速发展,选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术在高熵合金的制备中展现出显著优势,例如,SLM能够高精度地成形复杂几何结构的高熵合金零件,其独特的高冷却速率特性可显著提升高熵合金的力学性能,因而受到研究者的广泛关注。通过系统介绍了SLM技术的基本原理以及高熵合金粉末的制备方法,总结了SLM制备高熵合金过程中的关键问题,包括缺陷形成、工艺参数优化、合金成分设计,以及后处理手段对材料微观组织和力学性能的影响,研究成果为高熵合金及SLM技术领域的进一步探索提供了理论参考与实践指导。

摘要：传统牌号高强镍基高温合金具有较宽的凝固温度区间、较高比例的低熔点共晶相,在增材制造快速非平衡凝固过程中易产生裂纹等缺陷;同时,热处理过程中残余应力释放和γ’相快速析出导致应变时效裂纹的形成,严重限制了其在激光增材制造领域的应用与推广。基于此,本文综述了近年来国内外研究组及作者团队在选区激光熔化高强镍基高温合金裂纹形成机理与抗裂纹设计(成形工艺参数优化、热处理制度调控以及合金成分设计)领域相关的研究进展,并对激光增材制造γ’相强化镍基高温合金裂纹调控的研究进行了展望。

摘要：应用"团簇+连接原子"模型,基于合金液-固局域结构相容性和金属选区激光熔化(SLM)工艺熔体急冷的技术特性,设计高Mg含量SLM专用AlSiMg1.5合金新成分,系统研究时效温度和时间对SLM成形AlSiMg1.5合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过调整工艺参数,可获得近乎全致密的SLM成形样品。当时效温度为300℃时,随着时效时间的延长,SLM成形样品岛状富Al组织中过固溶Si逐渐析出长大,网格状富Si组织逐渐分解球化,样品的硬度和压缩屈服强度逐渐降低,塑性明显增加。当时效温度为150℃时,不同时效时间下SLM成形样品的显微组织没有发生明显变化,但硬度和屈服强度随时效时间的延长先增大后略有降低。SLM成形AlSiMg1.5样品经150℃时效处理后的最大显微硬度和压缩屈服强度分别为(169±1)HV和(453±4)MPa,样品延伸率超过25%。本工作设计获得了成形性和力学性能优异的SLM专用铝合金新成分Al91.0Si7.5Mg1.5(质量分数,%)。

摘要：选区激光熔化(SLM)3D打印技术是近年来快速发展的金属增材制造技术,因其可设计性、快速净成形复杂构件、高表面质量等优势,拥有广泛应用前景。基于SLM工艺制造的钛基复合材料通常可得到纳米级陶瓷增强相,获得比钛合金更优异的性能,成形构件力学性能优于铸件锻件水平。本文综述了近年来基于SLM工艺制备钛基复合材料的发展现状,以陶瓷增强体的选择为切入点,阐述其典型微观组织特征及演化规律,探讨其性能表现,分析其特有的强化机制,并在此基础上,对未来尚需解决的关键性学术问题和发展方向进行了展望。

摘要：为满足医学上多孔植入体的力学性能和生物相容性要求,研究一种利用Voronoi-Tessellation算法生成可控多孔结构的参数化设计方法。分析了以孔棱直径、不规则度及单元距离为结构参数,以弹性模量、抗压强度及孔隙率为响应目标的Box-Behnken设计。结合灰色关联分析,得到多响应目标的最佳结构参数,并建立了灰色关联度预测模型,通过方差分析验证了模型的准确性。结果表明,孔棱直径是影响多孔结构性能最显著的因素。不规则多孔结构的最佳结构参数为孔棱直径0.3 mm,不规则度0.5,单元距离2 mm。得到不规则多孔结构的弹性模量为2.987 GPa,抗压强度为210.048 MPa,孔隙率为89.43%,灰色关联度为0.7895,优化结果与预测结果的符合程度高,误差为1.2%,表明该优化方法切实可行。

摘要：选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)作为增材制造(Additive manufacturing,AM)技术的一种,其成形精度高,有利于实现更复杂的结构设计,适合铝合金复杂零部件的快速成形,被广泛应用于航空航天领域中。铝合金由于具有密度小、比强度高及优良的综合力学性能被广泛应用于航空航天、汽车等轻量化设计领域中。但是打印缺陷的形成严重限制了SLM工艺铝合金的推广应用。因此,了解缺陷的形成机制从而控制缺陷的产生对SLM工艺铝合金的应用有着重要的意义。SLM工艺打印缺陷主要分为裂纹,孔隙,残余应力和各向异性,球化。打印缺陷主要由不恰当的工艺参数导致。本文以Al-Si系铸造铝合金为研究对象,综述了SLM制备铝合金打印缺陷形成机制的研究进展,总结了缺陷形成的影响因素,并归纳了缺陷与铝合金力学性能之间的影响关系,孔隙率过多容易导致铝合金的拉伸和疲劳性能降低,通过选择适当的后处理可以有效改善其疲劳性能。

摘要：由于NiTi形状记忆合金(SMAs)具有高反应敏感性和低热导率等物性,导致其初步成形件的后续加工十分困难,作为一种典型的金属增材制造技术,选区激光熔化(SLM)在近净成形复杂几何形状的金属构件方面具有显著优越性,能够有效解决NiTiSMAs冷加工难、加工成本高的问题。为实现SLMNiTiSMAs的工程应用,需厘清其工艺参数-微观结构-功能特性的内在联系,揭示其相转变行为与功能特性变化的机理,建立坚实的理论基础。基于此,本文重点对SLMNiTi SMAs的成形性、相转变行为、微观结构、力学性能和热机械性能的相关研究结果进行了分析与总结。同时,对近来SLM多孔NiTiSMAs的设计及其生物相容性的探索研究进行了阐述。最后,本文展望了SLMNiTiSMAs研究过程中需要重点突破的问题。

摘要：随着激光增材制造技术的快速发展,具有轻质高强和性能可控的点阵结构成为航空航天、骨科医疗等领域的研究热点。三周期极小曲面(TPMS)点阵结构的平均曲率为零,具有消除应力集中和提高结构强度的优点,是轻量化多功能结构材料的理想候选者。本团队采用一种新的曲面偏移方法设计了金刚石(Diamond)、初始晶格(Primitive)、螺旋二十四面体(Gyroid)和体心立方(I-WP)4种TPMS点阵结构,并采用选区激光熔化(SLM)完成了Ti-6Al-4V样件的制备,同时建立了基于Johnson-Cook的有限元仿真模型。点阵结构的仿真结果在受载进程的线性增长、应力降、应力平台各阶段均还原了实验过程,证明了有限元仿真模型的良好预测性,揭示了优化点阵结构在压缩过程中表现出的逐层坍塌的变形行为和连续塑性断裂模式。得益于曲面偏移设计产生的截面系数增加,4种TPMS点阵结构的压缩性能和能量吸收都获得了较大提升,其中I-WP点阵结构的强度提升了244.9%,能量吸收提升了312.7%。

摘要：采用SEM、EDS、EBSD、DSC、XRD和万能拉伸试验机等手段,研究了SLM成形过程中Inconel 738合金裂纹形成机理、组织各向异性以及对力学性能的影响。研究表明,Inconel 738合金在SLM成形过程中奥氏体g相中主要析出g′相和TiC,其凝固过程为L→γ→γ+TiC→γ+γ′+TiC;低熔点γ+γ′共晶组织经再次受热液化形成裂纹源,在残余拉应力的作用下扩展形成微裂纹;同时,微裂纹周围的残余应力均匀分布,微裂纹起始附近的晶粒取向差高于未产生微裂纹的位置;此外,XY面上的微裂纹方向垂直于激光扫描方向,XZ面上的微裂纹方向平行于Z轴;SLM成形Inconel 738合金的择优取向与最大温度梯度有关,在XY和XZ面上晶体均表现出强取向;沿XY和XZ方向的SLM成形试样力学性能均高于精铸试样,且XZ方向的强度高于XY方向,而延伸率小于XY方向。