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增材制造高性能功能梯度材料研究进展 被引量：6
1
作者 杜东方 张明 +3 位作者 余盈燕 李坤 费国胜 韩俊峰 《锻压装备与制造技术》 2022年第5期101-110,共10页
功能梯度材料是一种成分和结构连续梯度变化的复合材料。FGM可以使用多种成熟的加工方法制造;然而,众所周知,现有的合成方法存在固有的缺点。增材制造(AM)为克服现有方法的缺点提供了一条有益的途径,并且可以实现结构和材料的定制化设计... 功能梯度材料是一种成分和结构连续梯度变化的复合材料。FGM可以使用多种成熟的加工方法制造;然而,众所周知,现有的合成方法存在固有的缺点。增材制造(AM)为克服现有方法的缺点提供了一条有益的途径,并且可以实现结构和材料的定制化设计,为创建特定功能的功能梯度材料提供了很好的途径。为了提高增材制造中功能梯度材料的性能,在本文中描述和讨论了目前对结构的优化设计、制造过程的优化两方面做的相关讨论,并深入了解未来的研究方向。 展开更多
关键词 功能梯度材料 增材制造 优化设计
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激光选区熔化复合制造TC4钛合金组织性能研究 被引量：1
2
作者 刘波 吴代建 +2 位作者 高巍 饶春红 王欢 《大型铸锻件》 2023年第2期1-5,共5页
采用选区激光熔化技术(SLM)在锻造后的TC4合金基体上制备TC4钛合金增材锻件复合成形件,并采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和拉伸试验机等试验设备,分析了不同SLM参数下TC4钛合金复合成形件微观组织及力学性能。结果... 采用选区激光熔化技术(SLM)在锻造后的TC4合金基体上制备TC4钛合金增材锻件复合成形件,并采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和拉伸试验机等试验设备,分析了不同SLM参数下TC4钛合金复合成形件微观组织及力学性能。结果表明:复合试样微观组织分为锻件基体区、结合区以及增材区三个区域。增材区与锻件区之间界线清晰,无未熔合、气孔、裂纹等缺陷。锻件区组织为等轴组织,增材区为相互交错的针状α′马氏体组织。性能试验结果表明:增材区和结合区抗拉强度及屈服强度均显著优于锻件;其中结合区强度最高,增材区次之。综合考虑强度和塑性,激光功率为280 W,扫描速率为1100 mm/s下得到的复合试样拉伸性能最好。 展开更多
关键词 TC4钛合金 激光增材复合制造 组织性能
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基于激光选区熔化成形的转轮水斗轻量化设计与制造
3
作者 谢可为 刘晓艳 +3 位作者 费国胜 李忠利 杜东方 吴代建 《大型铸锻件》 2023年第3期12-15,21,共5页
针对冲击式水轮机转轮水斗整体铣削方式存在的费时费料问题,对水斗结构做了基于增材制造的结构改进和轻量化设计,采用激光选区熔化成形技术实现了水斗的批量快速制造,并与整体铣削加工的水斗进行了排水效率比较。结果表明,整套水斗激光... 针对冲击式水轮机转轮水斗整体铣削方式存在的费时费料问题,对水斗结构做了基于增材制造的结构改进和轻量化设计,采用激光选区熔化成形技术实现了水斗的批量快速制造,并与整体铣削加工的水斗进行了排水效率比较。结果表明,整套水斗激光选区熔化成形相比整体铣削加工效率提高约30%,轻量化设计后的水斗减重约30%,与整体铣削加工的水斗在排水效率上基本一致,应用效果良好。 展开更多
关键词 激光选区熔化 转轮水斗 轻量化设计 制造
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基于Fluent的激光选区熔化设备风场流道仿真与结构优化
4
作者 李忠利 徐化文 +4 位作者 杨茗潇 李京筱 张明 费国胜 吴代建 《大型铸锻件》 2024年第2期23-28,共6页
为减少激光选区熔化技术成形零件时产生的烟尘、黑渣和熔液飞溅等工艺副产物对产品质量的影响,设计一套均匀稳定的风场结构是解决此问题的有效手段。利用Fluent软件对激光选区熔化设备保护气体流道进行有限元仿真,通过优化风场流道结构... 为减少激光选区熔化技术成形零件时产生的烟尘、黑渣和熔液飞溅等工艺副产物对产品质量的影响,设计一套均匀稳定的风场结构是解决此问题的有效手段。利用Fluent软件对激光选区熔化设备保护气体流道进行有限元仿真,通过优化风场流道结构、设计整流器等方法,对设备风场流道进行结构优化改进。结果表明,优化后的成形室风场分布均匀,湍流现象明显消减;风场流道下吹风口风速标准差由0.305 m/s降低至0.194 m/s,速度波动明显减小,分布更集中、稳定。 展开更多
关键词 激光选区熔化技术 有限元仿真 结构优化
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航空薄壁枝杈类杆件激光选区熔化成形数值模拟研究
5
作者 杨茗潇 吴代建 +3 位作者 李忠利 李京筱 张则焕 文搏生 《大型铸锻件》 2024年第2期18-22,28,共6页
针对激光选区熔化成形航空细长、薄壁枝杈类结构杆件存在的翘曲变形问题,以航空发动机喷射杆件为研究对象,应用Simufact Additive仿真软件对该典型件的SLM成形过程进行数值模拟分析,验证了2种成形工艺方案下的零件在打印、基板分离、支... 针对激光选区熔化成形航空细长、薄壁枝杈类结构杆件存在的翘曲变形问题,以航空发动机喷射杆件为研究对象,应用Simufact Additive仿真软件对该典型件的SLM成形过程进行数值模拟分析,验证了2种成形工艺方案下的零件在打印、基板分离、支撑去除过程中的残余应力分布与变形情况,探究了喷杆构件的最佳成形试制方案。结果表明:喷杆在竖直摆放成形时的变形量和残余应力值分别为0.26 mm和973 MPa,均小于45°放置成形的零件。根据支撑结构的设计结果,竖直摆放成形工件的支撑数量少,且容易去除,在有利于控制细长杆部变形、提高尺寸精度与表面质量的同时节约材料成本。 展开更多
关键词 枝杈类杆件 激光选区熔化 薄壁结构 数值模拟 变形
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涡轮导向器激光选区熔化成形过程数值模拟分析 被引量：2
6
作者 吴代建 权国政 +3 位作者 白晶斐 门正兴 李涛 徐蕾 《大型铸锻件》 2023年第4期6-9,19,共5页
通过Simufact Additive软件模拟了涡轮导向器激光选区熔化成形过程,分析了涡轮导向器在成形、热处理、基板分离、支撑去除过程中的应力应变分布和尺寸变化情况。利用LIM-X260激光选区熔化设备开展了涡轮导向器的成形试验,采用三维扫描... 通过Simufact Additive软件模拟了涡轮导向器激光选区熔化成形过程,分析了涡轮导向器在成形、热处理、基板分离、支撑去除过程中的应力应变分布和尺寸变化情况。利用LIM-X260激光选区熔化设备开展了涡轮导向器的成形试验,采用三维扫描仪检测了零件最终的尺寸精度。结果表明:成形的涡轮导向器未出现裂纹、未熔合缺陷;零件实测变形量与数值模拟结果趋势一致,最大变形区域位于零件外环中部厚壁和顶部薄壁区域;受到支撑的影响,涡轮导向器叶片实际尺寸与模拟结果偏差较大。最后,基于本研究展望了涡轮导向器类零件提高成形质量的研究方向。 展开更多
关键词 涡轮导向器 激光选区熔化 叶片 尺寸偏差 数值模拟分析
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镍基合金激光选区熔化成形的缺陷形成及其控制综述 被引量：2
7
作者 李忠利 杜东方 雷盛 《锻压装备与制造技术》 2022年第5期97-100,共4页
镍基高温合金有着优异的高温抗氧化腐蚀性和良好的强度等综合性能,是航天航空领域重要的高温合金之一。然而,随着金属零件形状与结构的复杂化,传统金属件成形方式越来越难以满足需求。金属激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting... 镍基高温合金有着优异的高温抗氧化腐蚀性和良好的强度等综合性能,是航天航空领域重要的高温合金之一。然而,随着金属零件形状与结构的复杂化,传统金属件成形方式越来越难以满足需求。金属激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting,SLM)是通过逐层铺粉、逐层加工的激光快速成形,被认为是最重要的增材制造技术之一,因此在成形镍基高温合金中有着巨大的潜力。缺陷的形成是选择性激光熔化成形技术中常见的问题。本文对SLM中缺陷类型进行了综述,并对常见的缺陷提出一些控制方法。 展开更多
关键词 激光选取熔化 镍基高温合金 缺陷类型 缺陷控制
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扫描速度对SLM成形致密度的影响综述
8
作者 韩俊峰 胡雅清 张渝 《锻压装备与制造技术》 2022年第5期94-97,共4页
扫描速度对激光选区熔化技术中得到的成形构件机械性能影响显著。为获得致密度高、尺寸精度好、机械性能优良的成形构件,选择合适的扫描速度尤为重要。本文回顾了近年来的文献,结合其在实际中的应用,对扫描速度对最终成形构件致密度的... 扫描速度对激光选区熔化技术中得到的成形构件机械性能影响显著。为获得致密度高、尺寸精度好、机械性能优良的成形构件,选择合适的扫描速度尤为重要。本文回顾了近年来的文献,结合其在实际中的应用,对扫描速度对最终成形构件致密度的影响进行了总结和介绍。 展开更多
关键词 激光选区熔化 扫描速度 熔池形貌 致密度
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激光功率对SLM增材制造铝合金焊缝组织及力学性能的影响
9
作者 杜东方 吴代建 +2 位作者 李忠利 李京筱 胡雅清 《应用激光》 CSCD 北大核心 2023年第8期55-61,共7页
采用激光选区熔化成形(SLM)增材制造的铝合金(AlSi10Mg)试件进行激光焊试验,通过OM、SEM、EDS技术分析和力学性能测试,研究激光功率对SLM增材制造AlSi10Mg合金焊缝组织及力学性能的影响,结果表明,激光焊接热影响区宽度在50μm左右,宽度... 采用激光选区熔化成形(SLM)增材制造的铝合金(AlSi10Mg)试件进行激光焊试验,通过OM、SEM、EDS技术分析和力学性能测试,研究激光功率对SLM增材制造AlSi10Mg合金焊缝组织及力学性能的影响,结果表明,激光焊接热影响区宽度在50μm左右,宽度较窄,焊缝区为柱状枝晶组织;随着激光焊接功率的增大,激光能量增加,熔深变大,焊缝区硬度和接头抗拉强度均减小,伸长率变低,分别为4.1%、3.4%、3.1%,焊缝区一次枝晶间距和组织逐渐变大,合金中Si元素更易聚集,使得网状Al-Si共晶断裂分离,而Mg元素含量较少,变化不大;激光焊接焊缝中分布着气孔,且越往表面气孔越大,气孔减少了横截面的有效承载面积,其局部应力集中加速了裂纹的扩展,激光焊接中减少或避免气孔的产生将变得非常重要;接头断面呈现出类似河流花样的形貌,具有脆性断裂的特征。 展开更多
关键词 激光选区熔化 AlSi10Mg 激光功率 组织 力学性能
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