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激光粉末定向能量沉积中材料添加与轨迹生成的物理驱动演化混合建模
摘要： 定向能量沉积（DED）是生产大型金属部件最具前景的增材制造技术之一，因其具备向现有零件添加材料的能力。然而该技术目前尚未达到工业生产成熟度，主要由于工艺参数的确定可能极为复杂。本研究提出了一种原创的激光粉末DED物理关联混合解析-数值模型，可快速评估不同工艺参数组合对熔道沉积效果的影响。该模型通过回归分析解析模型与新型单元激活策略的协同作用，将沉积材料体积建模为工艺参数的函数。我们在有限元软件中实现该模型，并通过对比文献实验数据评估其预测能力。预测结果与熔池实验尺寸呈现合理相关性，证明当引入能确保沉积熔道与基材充分结合的特定工艺参数组合时，该模型可用于预测目的。
关键词： 激光粉末沉积、有限元模型、热分析、定向能量沉积、增材制造
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光粉末沉积制备具有纳米孪晶的均匀Cu90Fe10非混溶复合材料的微观结构与性能：光斑尺寸的影响
摘要： 为选择激光粉末沉积（LPD）过程中的合理光斑尺寸，采用不同光斑直径（2毫米和4毫米）的LPD工艺制备了均匀的Cu90Fe10互不溶复合材料。不同光斑尺寸沉积的LPD-Cu90Fe10互不溶复合材料显示出相似的微观结构，由α-Fe/γ-Fe相和ε-Cu相组成。由于二次液相分离（SLPS），大量纳米级富铁颗粒均匀嵌入富铜基体中，且具有纳米孪晶的富铜颗粒分布在富铁颗粒内。此外，富铁颗粒内还析出了一些纳米级FeCr晶粒（约20纳米）。由于更高的冷却速率，随着光斑尺寸减小，富铁颗粒的平均直径和晶粒尺寸均减小。采用2毫米光斑尺寸制备的互不溶复合材料比4毫米光斑尺寸对应样品及黄铜具有更高的显微硬度和弹性模量（分别为1.9 GPa和143.5 GPa，对比值为1.8 GPa和142.6 GPa）。因此，与4毫米光斑尺寸沉积的复合材料相比，2毫米光斑尺寸LPD制备的Cu90Fe10互不溶复合材料表现出更高的耐磨性和耐腐蚀性。
关键词： 纳米孪晶、磨损、激光粉末沉积、腐蚀、颗粒增强
更新于2025-09-12 10:27:22
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[美国激光学会ICALEO? 2015：第34届国际激光材料加工、激光微加工与纳米制造大会 - 美国佐治亚州亚特兰大市（2015年10月18-22日）] 激光与电光应用国际大会 - WC颗粒增强金属基复合材料的激光粉末沉积
摘要： 激光粉末沉积（LPD）是一种增材层制造工艺，可直接从金属粉末沉积近净成形零件。金属基复合材料（MMCs）结合了韧性金属基体和硬质陶瓷增强相的优势，具备硬度、耐磨性等增强性能。通过在涂层和三维零件沉积过程中混合粉末，MMCs可轻松应用于LPD工艺。然而热应力诱导裂纹和材料脆化限制了MMCs在直接LPD工艺中的应用。本研究通过实验探究了LPD沉积MMC的力学性能，分别选用硬面合金Stellite 6和韧性合金Inconel 718作为基体材料，以球形碳化钨（WC）颗粒作为增强相。实验结果表明：Inconel 718与WC颗粒具有更好相容性且耐磨性达标，是更优的基体材料选择。研究还考察了Inconel 718基体直接时效热处理对力学性能的影响。拉伸测试显示添加WC颗?；峤档筒牧系募耷慷群脱由炻?，拉伸试样微观结构观察表明WC颗粒是优先裂纹萌生位点，显著削弱了复合材料的承载能力和韧性。显微硬度测试与元素分析证实WC溶入基体会导致基体脆化并进一步降低复合材料韧性。最后通过干滑动试验评估MMC耐磨性，发现少量WC颗粒添加可显著提升耐磨性能。
关键词： 因科镍718、耐磨性、激光粉末沉积、司太立6、碳化钨颗粒、金属基复合材料
更新于2025-09-11 14:15:04