- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
用于确定金属激光粉末床熔融过程中时间分辨粒子轨迹的三维粒子跟踪测速技术
摘要： 在本研究中，我们提出了一种用于测量金属激光粉末床熔融（L-PBF）过程中飞溅物与夹带颗粒三维（3D）轨迹的系统。该系统由两台超高速摄像机和针对重建任务设计的处理算法构成，能够从大量追踪粒子的轨迹中自动确定三维测量参数。针对双摄像机设置导致的几何欠定情况所产生的歧义，我们利用金属L-PBF的先验知识在追踪过程中予以解决。所有处理步骤均针对图形处理器进行了优化，确保能在合理时间内完成海量数据的处理。通过与已知三维真实值的合成图像进行测量结果比对，验证了该整体方案的有效性。
关键词： 激光、高速成像、三维粒子测速、图像处理、增材制造、粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57
-
金属增材制造技术综述：缺陷形成机制及激光粉末床熔融过程中熔化与凝固现象的模拟
摘要： 本综述介绍了激光粉末床熔融（LPBF）过程中熔化与凝固现象、缺陷产生机制的分析，以及采用数值模拟对熔化与凝固过程的研究，并阐述了抑制缺陷的策略。LPBF过程中的熔化与凝固现象与焊接过程较为相似。由于羽流会对熔池产生强烈的反冲压力，从而形成匙孔；当匙孔深度超过阈值时，熔池底部会残留匙孔孔隙。同时，羽流还会引发飞溅并吹出粉末，导致气孔易于产生。微观尺度的熔化与凝固模拟能够再现真实现象，而宏观尺度的熔化与凝固模拟是预测最佳制造条件的有效工具之一。为防止缺陷产生，不仅需要通过工艺图获取最佳制造条件，还需开发模拟软件，此外应用监测与反馈控制系统也极为有效，因此需发展信息物理系统。
关键词： 数值模拟、工艺参数、增材制造、熔化现象、粉末床熔融、缺陷、激光
更新于2025-09-23 15:19:57
-
利用热像仪测量激光辅助增材制造中瞬时温度的研究
摘要： 由于在制造过程中观察到因零件温度导致的残余应力、变形、微观结构差异及力学性能不足等问题，研究者已开始通过零件上的温度分布与变化来探究粉末床熔融增材制造工艺。现有研究采用热像仪分析零件的热历史，但根据热像仪精度不同，测得的温度值存在差异。本研究基于实验测试数据开发了数学模型以提高精度，该模型通过平均温度与外推测量区域方法预测熔池温度，计算得出熔池温度范围为1700至2800°C。此外，模型中引入了温度相关的冷却速率以提升温度测量精度，并通过有限元分析验证制造过程结果。数学方程与有限元分析结果的对比显示精度最低85%、最高98%。最终建立了可利用普通热像仪计算熔池温度的可靠方程。
关键词： 热像仪，增材制造，粉末床熔融，原位监测
更新于2025-09-23 15:19:57
-
一种定量评估激光烧结用PA12粉末高温流动性能的方法
摘要： 为考察激光烧结（LS）过程中的热条件影响，研究人员评估了温度对聚酰胺12粉末流动性能的作用。测试在从室温至接近聚合物熔点的温度范围内进行剪切试验，该测量方法可提供粉末流动性的定量描述指标。实验表明当温度升高并接近熔点下方约20°C时，流动性会显著恶化。材料自然团聚可能阻碍铺展过程?；诹愎探嶙刺绿寤鞫匦酝馔频募蛞追治鱿允?，在100至140°C温度区间内不存在团聚现象——该温区正是已知材料可安全用于激光烧结工艺的范围。
关键词： 粉末床熔融、粉末流动性、流动函数、高温、团聚
更新于2025-09-23 15:19:57
-
采用原位粉末混合激光粉末床熔融技术实现三维金属-玻璃功能梯度材料构件的增材制造
摘要： 现有的商用粉末床熔融三维（3D）打印系统通常每个组件只能打印单一材料。本文采用自主研发的基于喷嘴的多材料选择性激光熔化（MMSLM）系统，制造了成分从铜合金渐变至钠钙玻璃的功能梯度材料（FGM）。研究设计了一套原位粉末混合系统，能按选定比例混合金属与玻璃粉末，并通过多喷嘴超声振动粉末供给系统输送混合粉末。截面分析显示，梯度结构中玻璃比例从金属基复合材料（MMC）经过渡相逐渐增至陶瓷基复合材料（CMC）。激光加工过程中，纯铜合金与MMC部分结合，纯玻璃相渗入CMC部分并锚定玻璃相——这成为FGM实现3D打印件中纯金属与纯玻璃结合的主要机制。通过对梯度材料样品的压痕、拉伸及剪切测试表明：FGM的力学性能从延展性（金属侧）向脆性（玻璃侧）渐变，其最薄弱部位出现在过渡相与CMC的界面（即延性与脆性相的交界处）。
关键词： 铜-玻璃，粉末床熔融，水平梯度结构，多材料选择性激光熔化，功能梯度材料
更新于2025-09-19 17:13:59
-
选择性激光熔化的原位光学发射光谱分析
摘要： 选择性激光熔化（SLM）作为一种粉末床增材制造工艺，其局部加工条件的差异可能导致缺陷并引发零件失效。SLM工艺特性允许对加工过程中从零件表面发射的辐射信号（包括激发合金元素的光学发射）进行原位监测。通过光学发射光谱（OES）测量发射光的频谱成分，可以深入了解SLM加工过程中汽化激发物种的化学组成及相对强度。本文报道了研究利用原位OES获取SLM加工局部条件信息的贡献：将光谱仪分光至SLM系统激光束路径中，测量304L不锈钢加工时熔池和羽流发射的可见光。该在线配置可不受激光扫描位置影响实现信号采集。通过关联光谱信息与不同构建条件（即工艺参数、构建腔室气氛类型及压力）下SLM试样的熔池尺寸特征，本文讨论了特定构建腔室条件下实施OES的局限性。这些成果是OES应用于SLM零件质量评定与控制领域的初步进展。
关键词： 金属增材制造、光学发射光谱、原位监测、粉末床熔融
更新于2025-09-19 17:13:59
-
选区激光熔化工艺参数与热处理对元素粉末制备钛合金显微组织及性能的影响
摘要： 本研究探讨了采用元素粉末混合物通过选择性激光熔化（SLM）工艺原位合成Ti-5Al和Ti-6Al-4V合金的方法。使用球形元素粉末制备混合粉末，并通过不同体积能量密度的SLM工艺制备样品。研究了体积能量密度对样品相对密度、化学成分、微观结构及热处理前后显微硬度的影响。结果表明，体积能量密度显著影响Ti-5Al和Ti-6Al-4V合金的致密度与微观结构，以及所制得Ti-6Al-4V合金的显微硬度。
关键词： 增材制造、原位合成、钛合金、粉末床熔融、元素粉末
更新于2025-09-16 10:30:52
-
17-4PH金属粉末循环利用特性研究以优化选择性激光熔化工艺性能
摘要： 增材制造（AM）工艺的优势众所周知。特别是用于制造金属零件的AM技术，由于金属合金良好的力学性能而备受工业界关注。然而，由于影响制造零件的参数范围广泛，零件质量仍是一个重要问题。在某些粉末床熔融技术（如选择性激光熔化SLM）中，并非所有初始分布的金属粉末都会被使用。存在未熔化的部分可进行回收利用，以确保该工艺的经济性和环境可行性。尽管这些粉末未被熔化，但由于工艺过程中达到的高温，它们会受到热影响。这一事实会影响粉末特性，进而影响制造零件的性能。因此，分析SLM金属粉末的回收效应对于建立良好的回收程序和优化工艺性能是一个重要问题。
关键词： 增材制造，17 - 4PH不锈钢，粉末床熔融，选择性激光熔化，激光束熔化
更新于2025-09-16 10:30:52
-
激光粉末床熔融（L-PBF）制备的AlSi10Mg试样中零件取向对应力分布的影响
摘要： 在粉末床金属增材制造工艺中，AM产品的设计自由度会受到一定限制，因为制造过程中产生的热历史会导致残余应力状态，进而影响AM零件的完整性。本研究旨在评估零件取向对应力分布的影响。为此，采用激光粉末床熔融（L-PBF）工艺（又称选择性激光熔化，SLM）制备了沿不同方向成形的AlSi10Mg合金平板试样，并通过半破坏性钻孔法测量试样表面下的残余应力。研究结果可用于制定设计准则，在减少支撑结构的同时优化零件在构建空间中的取向。
关键词： 粉末床熔融、残余应力、钻孔法、AlSi10Mg、取向
更新于2025-09-16 10:30:52
-
基于混合贝叶斯网络的选择性激光熔化零件质量预测
摘要： 增材制造（AM）因其能更快速生产复杂零件而日益普及。尽管近期研究通过实验设计（DOE）来表征部分AM工艺参数与零件质量特性之间的关系，但目前似乎尚未形成公认的普适性综合模型来关联工艺参数与零件质量。本文为实现"一次制造合格"的目标，开发了连续域贝叶斯网络，该网络关联四个工艺参数（激光功率、扫描速度、层间距和层厚）与五个零件质量特性（密度、硬度、顶层表面粗糙度、构建方向及垂直方向的极限抗拉强度）。采用机器学习算法，基于从大量文献中挖掘的实验数据库（使用选择性激光熔融技术制造的316L零件数据）训练该网络。通过该贝叶斯网络，用户输入一个或多个已知节点/变量的数值后，网络将以概率分布形式预测其余所有节点。研究开发了合理性检验方法：利用n维凸包验证用户输入，并在必要时根据用户定义权重给出推荐值。通过保留部分训练数据用于测试，并将网络预测值与已知值对比实现验证。通过持续使用特定目标设备制造的零件重新训练网络，使预测精度达到最优。本研究针对AM领域的四大现存挑战阐述了工业应用价值：新设备最优工艺参数确定耗时、相关知识体系化能力、设备差异量化表征，以及向新操作员的知识传递。
关键词： 混合贝叶斯网络、选区激光熔化零件质量、粉末床熔融、n维凸包、预测模型
更新于2025-09-16 10:30:52