于云
,
史廷春
,
孙芳芳
,
潘金德
,
杨勇
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.21.018
增材制造是基于离散堆积思想实现原型或产品零件的快速制造。作为三大材料之一的无机非金属材料在医疗、航天航空、汽车、建筑、工艺品等众多领域都具有无可比拟的巨大应用前景，为了能够快速制造形状任意复杂的器件，无机非金属材料的增材制造成为当下研究的热点。从增材制造技术类型、材料等方面详细阐述国内外无机非金属材料增材制造研究水平与发展状况，对比几种常用的无机非金属材料，重点是针对几种常见的陶瓷材料以及用于砂型铸造材料等成形特点及面临问题进行阐述，阐明了目前无机非金属材料增材制造存在的迫切需要解决的关键性问题，并深入分析了材料处理工艺、3 DP/SLS/SLM三维成形工艺、后处理工艺对成形件的质量和性能的影响作用，最后对宝玉石材料的增材制造提出一些展望。
关键词:
增材制造
,
无机非金属材料
,
材料处理工艺
,
三维成形工艺
,
后处理工艺
,
三维打印
,
选择性激光烧结
,
选择性激光熔融
F.BARTOLOMEU
,
M.BUCIUMEANU
,
E.PINTO
,
N.ALVES
,
F.S.SILVA
,
O.CARVALHO
,
G.MIRANDA
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(17)60060-8
本研究的主要目的是研究加工工艺对Ti6Al4V生物医学合金显微组织、硬度和摩擦学行为(摩擦和磨损行为)的影响.加工工艺包括传统铸造、热压缩和选择激光熔化.采用X射线衍射技术、维氏硬度测试和Ti6Al4V/Al2O3摩擦副的往复式球板磨损实验对Ti6Al4V生物医学合金的冶金、力学和摩擦学性能进行表征.结果表面,加工工艺路线对合金的显微组织、硬度和磨损行为的影响很大.采用选择激光熔化工艺获得的Ti6Al4V合金具有最高的硬度和最佳的耐磨性能,这是由于与采用热压缩和传统铸造工艺相比,选择激光熔化工艺具有显著不同的冷却速率,这使得合金具有明显不同的显微组织.本研究评估和证明选择激光熔化工艺在制备高耐磨Ti6Al4V生物植入体方面具有较大潜力.
关键词:
生物医学合金
,
Ti6Al4V合金
,
磨损行为
,
显微组织
,
选择激光熔化
,
热压缩
,
铸造
刘锦辉
,
刘邦涛
,
谢雪冬
,
袁学兵
,
孟祥林
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.4.001
为研究选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)成形工艺参数对镍基高温合金IN718致密度、微观组织和显微硬度的影响,借助FORWEDO LM180型SLM成形机采用不同工艺参数制备了分析试样,通过维氏硬度测试,光学和扫描电镜观测以及X射线检测方法对试样进行了测试分析.结果表明:随激光能量密度提高(激光功率起主导作用),成形试样孔隙缺陷减少,致密度显著提高;在较大激光能量密度下,合金试样微观组织生长趋于均匀,晶粒更加细小;提高激光扫描速率,造成激光辐射和冷却时间变短,合金微观组织生长方向变化显著;SLM工艺复杂的传热特点影响试样组织形貌的复杂程度;合金试样的显微硬度随着组织细化和致密化而提高.
关键词:
增材制造
,
选择性激光熔化
,
镍基高温合金
,
致密度
,
微观结构
王赟达
,
杨永强
,
宋长辉
,
刘凤美
,
麦淑珍
中国有色金属学报
为了快速直接制造结构复杂、性能优异的个性化医用金属植入体，保证成型件具有良好的组织结构和生物特性，通过激光选区熔化技术对满足ASTMF75要求的CoCrMo合金进行增材制造。通过正交试验和响应曲面设计方法优化致密度工艺参数，观察成型件的微观组织，分析试样在模拟人体体液环境中的耐腐蚀性，并探究热处理工艺对其耐腐蚀性的影响。结果表明：在激光功率168 W、扫描间距0.06 mm、扫描速度550 mm/s时，成型零件的致密度可以达到98.58%，且微观组织均匀。电化学实验结果显示试样的腐蚀电流密度值约为40μA/cm过退火热处理后，腐蚀电流密度仅为20.86μA/cm2，其耐腐蚀性能优于铸造CoCrMo合金的，这为选区激光熔化成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。2，经过退火热处理后，腐蚀电流密度仅为20.86 μA/cm2，其耐腐蚀性能优于铸造CoCrMo合金的，这为选区激光熔化成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。
关键词:
CoCrMo合金
,
激光选区熔化
,
致密度
,
响应曲面
,
耐腐蚀性
,
热处理
张国全
,
顾冬冬
稀有金属
利用选区激光熔化(SLM)工艺制备了纳米TiC固溶增强W基复合材料,研究了不同激光线能量密度(η)对SLM成形试件致密度、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明:当η过低时,成形试件中存在明显残余孔隙;而当η过高时,因热应力影响,成形试件中形成显微裂纹,均降低成形致密度.而在适宜的n=2.1 kJ/m时,SLM成形试件致密度达到理论密度的94.7％,平均显微硬度(HV0.2)高达8062 MPa;摩擦磨损实验结果表明试件的摩擦系数曲线平稳,平均摩擦系数值为0.583,相应的磨损率较低为0.69× 10-15 m3/N·m;激光成形试件中形成均匀分布的柱状晶,平均晶粒直径为0.73 μm.
关键词:
增材制造
,
选区激光熔化
,
钨
,
金属基复合材料
魏恺文
,
王泽敏
,
曾晓雁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00212
利用OM, SEM, EDS, XRF和XRD等方法研究了AZ91D镁合金在激光选区熔化中的元素烧损机制以及烧损对成形试样化学成分、显微组织及力学性能的影响. 结果表明, 成形试样中Mg的相对含量(86.61%~88.68%)低于粉末原料中Mg的相对含量(90.63%), 而其Al的相对含量(10.40%~12.56%)则高于后者(8.97%). 该结果与基于Langmuir模型的计算结果相符, 表明在激光作用下主要是Mg发生了烧损. 成形试样的Mg与Al质量比η随激光体能量密度EV的增加呈现先上升后下降并最终趋于稳定的演变规律. 采用55.6 J/mm3的EV所成形试样(试样No.8)的η值最接近粉末原料. 使用回归分析法建立了η与EV的解析关系, 其拟合度指标系数R2为0.858. 成分变化最为显著之一的成形试样No.1 (采用166.7 J/mm3的EV所成形)与压铸态AZ91D 的组织特征相似, 均为β-Mg17Al12相呈网状分布于α-Mg基体间的典型凝固组织. 但成形试样No.1的β-Mg17Al12相含量及其α-Mg基体中Al的固溶量明显高于压铸态AZ91D. 成分变化导致成形试样No.1的拉伸强度及显微硬度得到提升, 但使其延伸率有所下降.
关键词:
激光选区熔化
,
AZ91D镁合金
,
元素烧损
,
化学成分
,
显微组织
,
力学性能
黄文普
,
喻寒琛
,
殷杰
,
王泽敏
,
曾晓雁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00655
针对激光选区熔化(selective laser melting, SLM)制造K4202合金复杂金属零件在航空航天等领域的应用需求, 以K4202合金粉末为材料, 研究了该合金的SLM成形工艺、成形态和热处理后的显微组织和力学性能. 结果表明, K4202合金SLM成形试样显微组织由树枝晶和等轴晶构成, 树枝晶生长方向多与熔池边界近似垂直. 固溶+时效处理后, 由于再结晶的发生, SLM成形所形成的树枝晶结构完全消失, 同时晶界和晶内有金属碳化物析出. 时效处理后的组织与SLM成形态相比, 变化并不明显, 其树枝晶结构保存较完整, 晶界处同样有碳化物析出. SLM成形试样的拉伸性能优于传统铸造方法, 通过固溶+时效处理和时效处理, 试样的屈服强度、抗拉强度均提升显著, 但塑性下降明显, 其中时效处理后的拉伸强度最高.
关键词:
K4202合金
,
激光选区熔化
,
成形工艺
,
显微组织
,
力学性能
张文奇
,
朱海红
,
胡志恒
,
曾晓雁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00472
利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术对AlSi10Mg铸造铝合金的成形进行了工艺研究,获得了致密的成形,并对其沉积态和热处理态试样进行了静态拉伸性能测试和显微组织分析。结果表明：对于AlSi10Mg, 其SLM沉积态的常温拉伸强度远高于铸件标准,延伸率与铸态相当;退火工艺对SLM试样的组织及力学性能有着重要的影响,随着退火温度的提高,试样微观组织发生改变,在300 ℃、2 h退火工艺下,原本均匀分布的颗粒状Si聚集长大为针状,使得试样的强度下降,延伸率升高。抗拉强度由沉积态的507~518 MPa下降到378~406 MPa,延伸率由沉积态的3.0%~3.5%增加到6.5%~9.0%。
关键词:
AlSi10Mg
,
激光选区熔化
,
力学性能
,
热处理
魏恺文
,
王泽敏
,
曾晓雁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00212
利用OM,SEM,EDS,XRF和XRD等方法研究了AZ91D镁合金在激光选区熔化中的元素烧损机制以及烧损对成形试样化学成分、显微组织及力学性能的影响.结果表明,成形试样中Mg的相对含量(86.61％～88.68％)低于粉末原料中Mg的相对含量(90.63％),而其A1的相对含量(10.40％～12.56％)则高于后者(8.97％).该结果与基于Langmuir模型的计算结果相符,表明在激光作用下主要是Mg发生了烧损.成形试样的Mg与A1质量比η随激光体能量密度EV的增加呈现先上升后下降并最终趋于稳定的演变规律.采用55.6 J/mm3的EV所成形试样(试样No.8)的η值最接近粉末原料.使用回归分析法建立了η与EV的解析关系,其拟合度指标系数R2为0.858.成分变化最为显著之一的成形试样No.1(采用166.7 J/mm3的EV所成形)与压铸态AZ91D的组织特征相似,均为β-Mg17A112相呈网状分布于α-Mg基体间的典型凝固组织.但成形试样No.1的-Mg17Al12相含量及其α-Mg基体中Al的固溶量明显高于压铸态AZ91D.成分变化导致成形试样No.1的拉伸强度及显微硬度得到提升,但使其延伸率有所下降.
关键词:
激光选区熔化
,
AZ91D镁合金
,
元素烧损
,
化学成分
,
显微组织
,
力学性能
黄文普
,
喻寒琛
,
殷杰
,
王泽敏
,
曾晓雁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00655
针对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制造K4202合金复杂金属零件在航空航天等领域的应用需求,以K4202合金粉末为材料,研究了该合金的SLM成形工艺、成形态和热处理后的显微组织和力学性能.结果表明,K4202合金SLM成形试样显微组织由树枝晶和等轴晶构成,树枝晶生长方向多与熔池边界近似垂直.固溶+时效处理后,由于再结晶的发生,SLM成形所形成的树枝晶结构完全消失,同时晶界和晶内有金属碳化物析出.时效处理后的组织与SLM成形态相比,变化并不明显,其树枝晶结构保存较完整,晶界处同样有碳化物析出.SLM成形试样的拉伸性能优于传统铸造方法,通过固溶+时效处理和时效处理,试样的屈服强度、抗拉强度均提升显著,但塑性下降明显,其中时效处理后的拉伸强度最高.
关键词:
K4202合金
,
激光选区熔化
,
成形工艺
,
显微组织
,
力学性能
