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oe1(光电查) - 科学论文

34 条数据
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  • 通过实现超细微观结构提升激光增材制造Ti6Al4V合金的硬度和耐磨性能

    摘要: 细化钛合金激光增材制造(LAM)的微观结构是一个重要课题。本研究通过采用小光斑直径、低激光功率与高扫描速度组合的低能量密度工艺,实现了LAM制备Ti6Al4V合金的微观结构细化。系统研究了LAM制备Ti6Al4V涂层的微观组织、硬度、耐磨性能及熔池热行为。结果表明:原始β相和α相晶粒尺寸强烈依赖于熔池冷却速率,在75 J·mm?2的低能量密度下,由于熔池具有高冷却速率,获得了细小的原始β晶粒和亚微米级针状α相。此外,具有亚微米级针状α相的Ti6Al4V试样展现出极高的硬度(7.43 GPa)、高弹性模量(133.6 GPa)以及低摩擦系数(0.48)。本研究为提升LAM制备Ti6Al4V合金的微观结构和力学性能提供了有效方法。

    关键词: 磨损性能、硬度、激光增材制造、钛合金、微观结构

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 铝基复合材料激光增材制造的最新进展

    摘要: 激光增材制造(LAM)能够生产出高性能、近净成形的铝基复合材料(AMC)部件,其比强度更高、耐磨性更优且物理性能更为卓越,相比铝合金在汽车和航空航天领域应用广泛。本文综述了LAM技术制备颗粒增强AMC的最新研究进展,从粉末制备、微观组织表征及力学性能三个维度评述当前研究现状,深入探讨了AMC的微观组织演变过程并分析了原位相的形成机制,同时详细研究了AMC的不同强化机理。最后部分总结了AMC的优缺点,指出了现存问题与未来研究方向。

    关键词: 激光增材制造、力学性能、微观结构、铝基复合材料、强化机制

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • Ti-6Al-4V合金直接金属激光沉积制造技术综述

    摘要: 直接激光金属沉积(DLMD)是一种前沿的激光增材制造(LAM)技术,有望彻底改变人们对设计与制造的认知。该技术特别适用于航空航天领域对精度和零件定制化要求较高的构建与修复应用,能够加工钛合金等传统工艺中难处理的材料。其中应用最广泛的钛基合金Ti-6Al-4V是增材制造研究最多的材料之一。但目前该技术尚处探索阶段,其基础冶金学及物理化学原理尚未明晰。当前增材制造面临的主要问题包括:残余应力导致零件变形,以及气孔、裂纹等影响沉积质量的缺陷形成。这些缺陷的产生取决于熔池在熔化、冷却和凝固过程中的复杂机制,而这些机制又受工艺参数影响。此外,制造过程中部分原料粉末未熔化,最终不构成产品组成部分。本文阐述了LAM技术分类、DLMD工作原理、原料质量要求、材料-激光相互作用机制,以及Ti-6Al-4V合金的冶金特性。

    关键词: Ti-6Al-4V,工艺参数,粉末回收,激光增材制造,直接激光金属沉积系统

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用激光增材焊接技术在S355钢上制备H13钢部件的疲劳性能与损伤机制

    摘要: 激光增材制造是一项具有广泛应用前景的先进技术,其潜在工业应用之一是提升模具的耐用性。该技术旨在通过激光束烧结或重熔特殊粉末层来改善表面性能(如耐磨性)。其他可能的应用包括修复磨损模具或改变形状。目前模具采用机械加工后整体热处理的方式制造,这一过程成本高昂。另一个问题是寻找拥有大型熔炉的供应商,而有限的产能常导致漫长的交付周期。在模具修复方面,通常采用手工电弧焊或等离子焊,与前景广阔的激光熔覆技术相比存在诸多困难与缺陷。本文通过激光束对S355结构钢表面进行多种H13工具钢硬质熔覆粉末的全面评估,研究了宏观/微观组织、硬度等力学性能及其层间分布、弯曲高周疲劳抗力及疲劳损伤机制,重点利用扫描电子显微镜分析了疲劳裂纹萌生过程。结果表明可获得高质量的优质激光熔覆表层,但观察到因表面缺陷(微小焊接瑕疵)导致的疲劳抗力和疲劳极限有所下降。

    关键词: 激光增材制造,H13和S355钢,疲劳

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 仿生设计与激光增材制造——完美的共生关系?

    摘要: 仿生学与增材制造各自独立地为零部件和产品创造了新颖的设计方法。二者的结合催生了众多前所未有的创新零件设计。然而,尽管单个3D打印仿生零件具有显著的市场影响力,但迄今尚未实现广泛的工业应用。因此,本文深入探究了当前增材制造中仿生设计的实践方式,并基于其工业适用性评估了不同设计方法。评估表明,在工业仿生设计流程中应优先采用算法和同义词库工具。在各类增材制造方法中,激光增材制造目前是金属零件的主导工业应用。为此,本文展示了多个采用激光增材制造实现的仿生设计案例。基于所选实例,本文讨论并批判性地审视了仿生设计带来的附加值,进而提出"相较于传统设计方法,仿生设计何时更具前景"的思考。通过梳理当前应用案例及仿生学与增材制造结合的潜力,本文归纳了推荐的研究领域。最后,结合现有仿生设计方法论与工具的研究成果,本文勾勒出仿生增材制造设计走向工业化的路径。

    关键词: 激光增材制造、仿生设计、3D打印

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 热处理对激光原位增材制造Ti-Nb混合粉末制备的Ti-26Nb合金显微组织和力学性能的影响

    摘要: 本研究采用激光增材制造(LAM)技术,以钛和铌混合粉末原位制备了Ti-26Nb合金。将合金在650°C至925°C范围内进行退火处理,研究了退火温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,在当前工艺条件下获得的沉积态合金具有柱状初生β晶粒特征,且沿构建方向呈现较强的<001>纤维织构。该沉积态合金表现出极高的强度,其抗拉强度和屈服强度分别约为799 MPa和768 MPa。退火温度对合金的显微组织和力学性能具有显著影响:退火处理能促进未熔Nb颗粒溶解,消除椭圆状晶界处的Nb微观偏析,同时增大合金晶粒尺寸。随着退火温度升高,合金强度降低但塑性提升。经850°C退火的合金展现出强度与塑性的良好平衡。

    关键词: 微观结构、钛铌合金、力学性能、原位合金化、激光增材制造、热处理

    更新于2025-09-23 20:57:11

  • [IEEE 2019年国际工程、科学与工业应用会议(ICESI)- 日本东京(2019.8.22-2019.8.24)] 2019年国际工程、科学与工业应用会议(ICESI)- 激光增材制造材料的耐磨行为:综述

    摘要: 激光增材制造技术是一项令人振奋的技术,它基于粉末冶金和激光技术,彻底改变了重要产品的设计与生产方式。相比传统制造工艺,该技术具有诸多优势:既能减轻产品重量并提升功能特性,又能在单次制造过程中实现复合材料构件的复杂结构成型。部分增材制造工艺还可用于高价值零部件的修复。除上述优势外,研究表明增材制造技术对材料最终性能(包括耐磨性)具有重要影响。本文综述了增材制造材料的耐磨性能表现,分析了各类增材制造技术体系。研究发现,通过调整工艺参数可提升增材制造材料的耐磨特性,该制造工艺特有的快速冷却效应对改善材料耐磨性能也具有显著作用。

    关键词: 耐磨性、激光增材制造、加工参数、快速冷却、增材制造材料

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 激光增材制造12CrNi2低合金钢的微观组织与疲劳行为

    摘要: 本研究通过激光熔化沉积(LMD)工艺成功制备了12CrNi2低合金钢。通过显微组织分析,探究了该增材制造LMD 12CrNi2低合金钢的高周疲劳断裂机制,并建立了工艺-显微组织-性能的关联关系。结果表明:制备态LMD 12CrNi2钢的晶体结构主要由铁素体和少量Cr23C6碳化物组成,复杂的制造过程中热流方向导致未观察到择优织构。断口分析显示,所有试样的疲劳裂纹均起源于亚表面缺陷。裂纹扩展区呈现穿晶与沿晶混合的脆性断裂模式,而最终断裂区则显示出典型的韧性断裂韧窝特征。核平均取向差(KAM)图谱表明应变局部化主要发生在晶界处,并在铁素体晶粒内部轻微出现。施密特因子分布结果显示,由于{123}<111>滑移系的优先激活,疲劳裂纹起源于具有{123}<111>滑移系的晶粒。

    关键词: 断口形貌学、高周疲劳、微观组织、12CrNi2低合金钢、激光增材制造

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光增材制造TiNiCu形状记忆合金结构的热机械分析与表征

    摘要: 采用激光增材制造(LAM)智能工艺开发了三种不同成分的TiNiCu(Ti50Ni(50-x)Cux,x=10、20和30)形状记忆合金(SMA)。基于数值分析预测了残余应力流的性质和数量。通过采用高斯分布体热源的有限元法(FEM)模拟了沉积过程,数值分析与实验结果高度吻合。对制备样品进行多维度表征以确定最优组分:采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究表面形貌;通过显微硬度测试和压缩试验分析力学性能;利用X射线衍射(XRD)探究晶体特性;借助差示扫描量热法(DSC)测定相变能力。SEM显示三种样品沉积层均均匀致密,AFM结果表明TiNiCu10晶粒尺寸最?。?0.12 nm)。TiNiCu10的显微硬度达242 VHN,极限强度表现最优。XRD揭示TiNiCu20样品存在三步相变特征。研究表明LAM工艺能有效制备TiNiCu块体SMA结构,其中激光增材制造的TiNiCu10综合性能最佳。

    关键词: 差示扫描量热法,钛镍铜合金,扫描电子显微镜,X射线衍射,激光增材制造,形状记忆合金

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用激光增材制造技术制备的Tm/Al共掺杂石英玻璃用于2μm光子晶体光纤激光器

    摘要: 在本研究中,我们首次展示了采用激光增材制造技术制备的Tm/Al共掺杂石英玻璃。测量结果表明,该玻璃掺杂了1.64 wt%的Tm3?浓度且未出现任何结晶现象。Tm3?与Al3?分布均匀,制备过程中未引入额外缺陷。该玻璃羟基含量低至11.56 ppm。以制备的石英玻璃作为纤芯棒,成功制造出Tm/Al共掺杂光子晶体光纤(PCF),实现了近600 mW激光输出功率及13.9%的斜率效率。这项新技术为制备高均匀性、大芯径的Tm掺杂光纤材料提供了新途径,将推动2 μm光纤激光器的进一步推广与发展。

    关键词: 掺铥光纤、石英玻璃、激光增材制造、光子晶体光纤

    更新于2025-09-16 10:30:52