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oe1(光电查) - 科学论文

20 条数据
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  • 离焦量与熔池边界对选区激光熔化AlSi10Mg力学性能及显微组织的影响

    摘要： 系统研究了体积能量密度（ε）及特别是离焦量（DA）等加工参数对选区激光熔化（SLM）成形致密AlSi10Mg合金致密度、显微组织、拉伸性能及硬度的影响。发现熔池边界（MPBs）受DA值影响显著，以两种形式存在于规则且复杂的几何拓扑结构中——"层-层"MPBs相互叠加，"道-道"MPBs相交形成锐角。MPBs显微组织呈现近边界粗晶区及非金属元素（O、Si）偏聚特征，该区域易萌生裂纹。DA值（-2至2 mm）同时影响致密度与拉伸力学性能，当DA=0.5 mm时，成形态试样可获得最高抗拉强度（456±14 MPa）与良好拉伸塑性（9.5±1.4%）。通过分析拉伸断口形貌，揭示了其与DA值的关联规律。

    关键词： 选择性激光熔化（SLM）、力学性能、铝合金

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用选择性激光熔化（SLM）技术制造医用级ASTM F75钴铬（CoCrMo）支架的元素分析、碳硫分析及冲击试验表征

    摘要： 本文阐述并论证了金属增材制造（MAM）技术利用ASTM F75钴铬粉末生产定制化复杂支架结构的能力。目前正在开发并测试元素分析（EDX-SEM）、碳硫分析和冲击试验，从而探索MAM工艺在未来支架制造中的潜在应用领域。通过改用MAM工艺，可减少生产步骤，从而根据患者需求实现支架定制化。所采用的支架模型来自第三方供应商，制造过程使用EOSINT M280金属打印机，并借助Materialise Magics 19.0软件生成支撑结构。

    关键词： 支架，扫描电子显微镜（SEM），选择性激光熔化（SLM），钴铬合金（CoCrMo），能量色散X射线光谱仪（EDX），金属增材制造（MAM）

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 选择性激光熔化316L/CuSn10多材料：工艺优化、界面表征与力学性能

    摘要： 采用增材制造（AM）的典型技术——选择性激光熔化（SLM）来制备多材料金属复合材料是一个具有挑战性且前景广阔的研究领域。本研究创新性地尝试通过SLM制备316L/CuSn10多材料复合材料，以开发兼具钢材与铜合金优异性能的功能结构材料。成功制备出无界面宏观裂纹的致密316L/CuSn10试样。结果表明：维氏显微硬度从316L区域的329.5±12.5HV逐渐降至CuSn10区域的172.8±7.4HV。316L/CuSn10样品的极限抗拉强度和抗弯强度达210MPa，高于其他方法制备的钢/铜合金。这表明316L/CuSn10多材料具有理想的界面结合状态，其得益于熔池充分搅拌及元素扩散作用——元素呈连续分布且异质合金相富集。此外，重熔与再结晶导致的晶粒细化提升了界面结合性能。最终通过SLM形成了316L/CuSn10点阵结构，预示着SLM制备钢/铜多材料在未来工业应用中的前景。

    关键词： 选择性激光熔化（SLM）、力学性能、界面、316L/CuSn10、多材料、微观结构

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光制造铝基TiB2陶瓷复合材料的晶粒细化

    摘要： 通过选择性激光熔化（SLM）工艺制备了分别添加1 wt.%、2 wt.%和5 wt.% TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。结果表明：SLM成型复合材料的致密度、微观组织及力学性能对陶瓷颗粒含量具有显著敏感性。随着TiB2含量从1 wt.%增至5 wt.%，复合材料平均晶粒尺寸由~6.32 μm持续减小，在较高TiB2含量时获得了细小等轴晶且尺寸分布均匀的微观组织。研究探讨了TiB2陶瓷含量对SLM成型复合材料晶粒细化与强化机制的影响，确定2 wt.% TiB2含量的铝基复合材料综合制造质量、晶粒细化和力学性能表现最优。该最佳配比复合材料凭借弥散强化、晶粒细化强化及高致密化的协同作用，展现出约127 HV0.2的高显微硬度、~444 MPa抗拉强度、~283 MPa屈服强度及~4.2%延伸率。本研究可为其他金属基复合材料的激光增材制造提供参考依据——通过调控增强相含量实现强度与塑性的良好平衡。

    关键词： 选择性激光熔化（SLM）、力学性能、铝基复合材料、晶粒细化、TiB2陶瓷

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 选择性激光熔化（SLM）成形的随形冷却通道磨料流加工（AFM）精整

    摘要： 由于注塑成型过程中能实现快速均匀冷却，随形冷却通道在模具行业得到广泛应用。通过选择性激光熔融（SLM）技术，这些复杂的冷却通道几何结构成为可能。然而SLM制造的内部通道表面粗糙度高达约10微米Ra，这种粗糙表面会导致应力集中，降低模具疲劳寿命。因此本研究旨在利用广泛应用于内部通道表面精加工的磨料流加工（AFM）技术，探究SLM制造的随形通道表面光洁度。为实现该目标，采用单/多通道及直/螺旋通道组合的随形冷却通道几何结构，使用SLM制造七种不同类型（直径3毫米）的棒材内部随形冷却通道。将棒材置于AFM夹具中，以相同80巴挤出压力让AFM介质（ULV50%-54）循环流动抛光内部通道十次。加工十四根棒材（七根AFM处理前/后）暴露内部通道表面进行粗糙度测量。通过变焦显微镜获取七种内部通道暴露表面的形貌，对比处理前后的面积粗糙度参数（如内部通道表面算术平均高度Sa）。研究表明：与SLM原态随形通道表面相比，AFM能有效改善所有SLM随形冷却通道的算术平均高度Sa。那些内部表面的面积粗糙度参数（如展开界面面积率Sdr、均方根斜率Sdq、减峰高度Spk、减谷高度Svk和偏斜度Ssk）对AFM表面精加工具有敏感性。

    关键词： 随形冷却通道，选择性激光熔化（SLM），磨料流加工（AFM），直线/螺旋及单/多通道，面粗糙度参数

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 多道次、多层及多材料选区激光熔化过程中熔池演化与熔道形成的多物理场建模

    摘要： 选择性激光熔化（SLM）是一种极具前景的粉末基增材制造技术，因其能够制造具有复杂几何形状的金属部件。尽管以往大多数研究聚焦于单材料打印，但近期面向行业的研究表明，在医疗器械、航空航天和汽车等高价值制造领域需要多材料SLM技术。然而由于实验观测的困难性，理解多材料SLM的底层物理机制仍具挑战。本文开发了多道次、多层及多材料SLM的集成建?？蚣?，以深化对该工艺的理解。主要创新点在于模拟同层及跨层沉积多种材料的熔池演变与道次形貌。采用离散元法（DEM）重现不同沉积模式下多种材料的粉末铺展过程，并导入粒度分析仪获取的粒径分布数据。通过不同激光能量输入研究了球化效应、匙孔凹陷及层间未熔合等多种现象。基于不同热物性参数，针对多种粉末材料优化了能量密度和扫描间距等工艺参数，以获得连续道次轮廓并提升扫描效率。模拟实现了不同材料层间界面的可视化，发现界面相迁移与熔池内对流流动相关，这种流动促进了两种材料的混合及元素扩散。本研究通过提供从多材料粉末沉积到激光与多扫描道次/不同构建层粉末相互作用的深入认知（这是单纯实验难以实现的），显著推动了多材料增材制造这一挑战性领域的发展。

    关键词： 增材制造、离散元法（DEM）、计算流体动力学（CFD）、传热、多材料、选择性激光熔化（SLM）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 选择性激光熔化（SLM）制备金属结合剂金刚石砂轮的工艺及可制造性研究

    摘要： 采用选择性激光熔化（SLM）技术，基于金属粉末与金刚石磨料混合粉体制备金属结合剂砂轮。通过田口法优化考虑激光功率、扫描速度和层厚参数的砂轮SLM工艺，采用不同工艺参数制备试样进行压缩与三点弯曲测试，对最优SLM工艺制备的试样开展材料表征与制造极限试验。结果表明：综合力学性能与成形表面质量方面，250W激光功率、2.5m/s扫描速度和20μm层厚为最优SLM工艺参数；且SLM制备的复合材料中金刚石磨料牢固嵌入铝基结合剂并呈现良好结合状态。通过常见结构的制造极限评估了SLM复合材料的可制造性。本研究充分验证了SLM制备金属结合剂砂轮的可行性，为定制多孔结构新型砂轮的深入研究奠定了坚实基础。

    关键词： 金刚石磨料、金属结合剂砂轮、可制造性、田口方法、选择性激光熔化（SLM）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 探究一种新型热源模型与自适应重划分网格技术以模拟激光粉末床熔融过程并进行实验验证

    摘要： 提出了一种基于有限元方法、具有自适应网格重划功能的三维传热模型，用于模拟金属粉末激光粉末床熔融过程中多轨道多层结构的构建，该模型具有更强的计算能力。通过量纲分析确定了热源尺寸与激光参数及合金粉末特性的函数关系。该计算模型用于计算SS316L粉末在多轨道多层构建时不同激光功率与扫描速度组合下的熔池截面。计算结果与相应实验测量值进行了广泛验证。进一步利用该模型评估其预测缺陷（如熔道不连续和相邻轨道/层间未完全熔合）的能力。总体而言，自适应网格重划和提出的热源表达式能在保持模拟多轨道多层激光粉末床熔融结果精度的同时，通过减少计算时间和内存需求显著提升模型性能。

    关键词： 选择性激光熔化（SLM）、熔池尺寸、自适应重划分网格、激光粉末床熔融（L-PBF）、熔池缺陷、SS316L合金

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 选择性激光熔化（SLM）加工的CoCr合金：激光能量密度对微观结构、表面形貌和硬度的影响

    摘要： 采用选择性激光熔化（SLM）技术制备了Co-28Cr-6Mo合金试样。通过调控多项工艺参数获得了宽范围的激光能量密度（LED）。研究重点考察了工艺与材料相关特性，包括表面形貌、激光扫描轨迹尺寸及缺陷形成机制，并评估了宏观硬度（HRC）与显微硬度（HV0.5）。明确了LED值与SLM制件密度、表面质量、微观组织特征及硬度之间的关联规律。最终目标是针对生物医用Co-28Cr-6Mo合金，确定能实现SLM制件整体质量最优化的激光能量密度窗口范围。

    关键词： 增材制造（AM）、生物材料、选择性激光熔化（SLM）、激光束熔化（LBM）、Co28Cr6Mo、钴基合金

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 选择性激光熔化（SLM）钛合金构件后处理工艺对其组织与性能的影响研究

    摘要： 钛合金构件的增材制造有望在生产和使用过程中实现降低成本、减轻重量和减少碳排放等优势。要发挥这些优势，必须证明增材制造零件的力学性能能够满足通常基于锻造材料性能参数制定的设计要求。对于安全关键结构而言，增材制造零件的疲劳性能尤为值得关注。多位研究者已记录了制造态组织演变及其对合金力学性能的影响，但增材制造零件的疲劳裂纹扩展特性及定向结构效应尚未得到充分研究，这成为该技术向高完整性应用领域拓展的障碍。本研究考察了平行与垂直于构建方向的疲劳寿命(S-N曲线)和疲劳裂纹扩展(FCG)特性，分析了定向制造态选区激光熔化(SLM)微观结构与裂纹扩展的相互作用，并与经SLM制造后进行热等静压(HIP)处理（含/不含去应力退火）的试样进行了对比。

    关键词： 钛合金部件，选择性激光熔化（SLM），热等静压（HIP），疲劳性能，微观结构

    更新于2025-09-19 17:13:59