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采用激光工程化净成形技术（LENS?）对Al 5xxx合金进行定向能量沉积
摘要： 本文采用激光工程化净成形技术（LENS?）实现了类锻态Al 5xxx系AlMg合金的定向能量沉积（DED）。研究发现，由于镁的选择性蒸发，沉积材料从Al 5083气雾化粉末原料转变为具有Al 5754特性的组织。通过X射线显微计算机断层扫描（μ-CT）与阿基米德法测得的密度值进行对比，后者显示相对密度高达99.26%，并探讨了孔隙的可能成因。沉积材料由等轴晶和柱状晶组成，无择优晶体取向，平均晶粒尺寸为36微米。结合数字图像相关技术（DIC）的单轴拉伸试验测定了杨氏模量、屈服应力、抗拉强度、断裂应变、泊松比及总极限应变能（韧性），辅以断口形貌分析验证力学性能。采用脉冲回波超声无损检测方法更精确地获取杨氏模量和剪切模量数值，并据此校准屈服强度值。实测力学性能符合国际标准中退火态锻制Al 5754合金的要求。
关键词： 增材制造（AM）、力学性能、微计算机断层扫描（μ-CT）、激光工程化净成形（LENS?）、定向能量沉积（DED）、铝合金
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光工程化净成形制备Ti6Al4V ELI的残余应力建模与实验分析
摘要： 本文聚焦于激光工程化净成形（LENS）技术激光增材制造过程中残余应力的实验分析与建模。目前增材制造零件采用热处理来降低内部应力，但热处理还能带来额外优势。实验分析重点研究应力消除热处理温度对LENS工艺制备Ti6Al4V ELI试样残余应力的影响。通过Ti6Al4V ELI LENS制件的研究，将展示所选应力消除热处理带来的力学性能可能性。针对Ti6Al4V ELI材料，热处理的主要目标是降低内部应力。鉴于增材制造Ti6Al4V零件的力学特性，为提升疲劳性能和延伸率等力学行为，热处理显得尤为必要。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和维氏硬度测试对所得微观组织与硬度进行详细研究。运用COMSOL Multiphysics模型预测原始LENS Ti6Al4V ELI构件的残余应力，以深入理解需通过应力消除热处理方法最小化的Ti6Al4V ELI合金残余应力水平。研究结果显示：应力消除热处理过程中形成的β相在冷却时转变为马氏体α，并出现细密的篮网状组织；LENS Ti6Al4V ELI合金的显微硬度随应力消除热处理温度升高而逐渐降低。计算模型显示最大应力达1.78×10? MPa，该模型强烈推荐采用适合获得最小残余应力Ti6Al4V ELI试样的LENS工艺参数，并进一步提出将模型中获得的残余应力降至理想弹性的可能方法。
关键词： 建模、增材制造、残余应力、热处理、微观组织演变、激光工程化净成形（LENS）
更新于2025-09-12 10:27:22