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激光金属丝沉积过程中层内自适应刀具路径生成控制程序的开发
摘要: 最近研发的同心激光金属丝沉积(LMWD)喷头支持与沉积方向无关的金属添加工艺,从而能生成复杂路径。实验观察到该类喷头对高度偏差的敏感度高于粉末喷头,因此需要实施更精确的局部工艺控制算法。本研究开发了一种基于结构光三维扫描仪的逐层零件测量方法,通过重新计算待沉积层的轨迹来修正平均高度偏差和层内高度偏差。通过改变扫描速度调节局部高度偏差——在较低区域提高进给速率,在较高区域降低进给速率,成功修正了目标层内产生的高度差缺陷。通过应用该控制策略重建了平整层。分析表明扫描速度变化未影响零件的内部完整性,最终获得完全致密的零件。研究发现结构光测量与高度校正系统是经济高效且省时的解决方案,可集成至LMWD环境以提升工艺鲁棒性。
关键词: 包层、同轴馈线、金属丝、增材制造、监测、激光沉积、结构光扫描、高度控制
更新于2025-11-28 14:24:20
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Ti-6Al-4V激光立体成形过程的现场测量与热力模拟
摘要: 残余应力和变形是阻碍增材制造(AM)技术推广的两大技术难题。金属沉积过程中热循环对AM构件应力演变的影响机制尚不明确,需要更精确的原位测量数据来校准和验证相关数值模拟工具。本研究开展了激光立体成形(LSF)工艺的全耦合热力分析,同时系统性地通过实验测量不同位置的温度演化过程、变形情况以及应力应变场。记录并对比了不同工艺参数下单壁试样的热力响应与数值模型结果,获得了良好的数值-实验吻合度。敏感性分析表明:激光功率和送粉速率对AM工艺影响显著,而扫描速度的影响较弱。
关键词: 数值模拟、激光立体成形(LSF)、热力分析、增材制造(AM)、残余应力原位测量
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆过程中的高光谱与热温度估算
摘要: 尽管激光金属沉积等金属增材制造技术无疑具有巨大的工业潜力,但该技术在达到工业成熟度之前仍需克服一些固有的质量挑战。对工件温度演变进行非接触式原位监测,可提供实施自动化闭环过程控制系统和优化制造工艺所需的信息,从而为这些问题提供稳健的解决方案。然而,测量绝对温度并非显而易见:波长相关的发射率值在固态、液态和糊状金属区域之间变化,需要光谱信息和专门的后期处理来将发射的红外辐射量与材料温度相关联。本文比较了在316L钢样品激光熔覆过程中,采用可见光和近红外高光谱线阵相机与传统短波红外(SWIR)热像仪获得的温度估算结果。两种方法对熔池内部温度分布的测量结果一致,而SWIR相机还能将温度测量范围延伸至熔池边界之外的固态区域。
关键词: 温度估算、激光熔覆、高光谱成像、增材制造、热监测
更新于2025-11-28 14:24:20
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直接激光沉积工艺技术参数对Ti-6Al-4V合金沉积件组织与性能的影响
摘要: 直接激光沉积技术是在各行业中最具应用前景的技术之一。该技术最有前景的应用领域之一是航空工业。由于钛合金具有独特的性能,它被广泛应用于飞机工业中的燃气涡轮发动机部件。本文研究了DLD工艺参数对缺陷形成和结构的影响,确定了能量密度对零件力学性能的影响。
关键词: 直接激光沉积、增材制造、力学性能、钛合金
更新于2025-11-28 14:24:20
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构建几何形状和取向对激光金属沉积增材制造316L不锈钢显微组织和性能的影响
摘要: 研究了增材制造AISI 316L不锈钢的构建几何形状和取向对微观结构及力学性能的影响。为此采用集成激光金属沉积系统制备了两个测试块(块体1和块体2),其中块体1的最长尺寸平行于构建方向,块体2的最长尺寸垂直于构建方向。从两个块体中提取不同构建方向取向的试样并进行详细表征。发现块体1具有较粗大且无缺陷的微观结构,而块体2则呈现更细小的微观结构并存在大量轨道/层间缺陷。块体2试样的屈服强度和抗拉强度高于块体1试样,但其应变硬化能力和延展性值较低。这些微观结构和力学性能的差异被证实源于两个块体不同的构建速率及由此产生的热历史。为解释屈服强度随试样取向的变化,引入了"有效晶粒尺寸"这一替代性晶粒尺寸度量指标,该指标揭示了晶粒取向对位错运动平均自由程及相应屈服/流动应力的影响。研究发现屈服强度随有效晶粒尺寸的变化遵循霍尔-佩奇关系。
关键词: 各向异性、增材制造、晶粒尺寸、拉伸行为、取向
更新于2025-11-28 14:24:20
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TiO?掺杂对定向激光沉积氧化铝/钛酸铝复合材料微观结构与性能的影响
摘要: 以Al2O3为基体的复合陶瓷具有优异的高温性能,是制备热端部件的理想材料。但其较差的断裂韧性和抗热震性限制了应用?;贏l2TiO5陶瓷优良的低热膨胀特性和抗热震性,采用定向激光沉积(DLD)技术制备了不同组分比的Al2O3/Al2TiO5复合陶瓷,研究了TiO2掺杂量对复合陶瓷微观结构及性能的影响。结果表明:当TiO2掺杂量为2-30 mol%时,α-Al2O3相呈离散状分布于连续的钛酸铝基体中;随着TiO2掺杂量增加,Al2O3含量逐渐降低且形貌由胞状转变为枝晶状;当TiO2掺杂量达43.9 mol%时,微观结构转变为细小的Al2TiO5/Al6Ti2O13共晶组织。性能测试表明:TiO2掺杂量为2-6 mol%时,Al2O3/Al2TiO5复合陶瓷具有优良的综合力学性能。
关键词: Al2O3/Al2TiO5,微观结构,增材制造,性能,复合陶瓷
更新于2025-11-21 11:03:13
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利用激光粉末床熔融技术通过粉末混合实现极高合金化金属的快速合金开发
摘要: 通过金属增材制造(AM)技术设计新型合金是一个新兴的研究领域。目前金属AM采用预合金粉末,这类粉末不仅成本高昂,且在化学成分调整方面缺乏灵活性。本研究阐述了在激光粉末床熔融(LPBF)工艺中应用元素粉末混合技术实现快速合金开发的方法,该方案能通过快速制备不同化学成分的合金,为新型合金的设计与筛选提供敏捷且资源高效的途径。该方法在多主元合金(MPEAs,又称高熵合金HEAs)这一新型复杂化学材料体系中得到验证——由于存在大量潜在合金组合空间,MPEAs成为本方法的理想研究对象。研究首先开发了适用于含至少五种元素粉末混合料的LPBF工艺参数;其次探究了加工参数及由此产生的能量密度输入对制件均匀性的影响;通过光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)和能谱分析(EDS)进行显微组织表征,采用拉伸试验评估力学性能;最终通过制造具有吸能功能的几何复杂点阵结构,验证了粉末混合料在LPBF中的应用可行性。
关键词: 多主元合金、高熵合金、增材制造、快速合金开发、粉末混合物、激光粉末床熔融
更新于2025-11-21 11:01:37
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激光吹粉定向能量沉积718合金的光谱监测
摘要: 本文展示了对用于718合金激光吹粉定向能量沉积过程监测的光谱仪系统的实验探索。采用该激光工艺进行金属增材制造时会出现反复的加热和冷却循环,这将影响构建过程中每个给定位置的最终微观结构和化学成分。所公开的光谱仪系统在特定工艺条件下检测到了表明铬元素蒸发的光谱线。对沉积熔覆层进行的后处理扫描电子显微镜能谱分析证实了铬含量的降低。由于718合金中的铬浓度与耐腐蚀性相关,这一结果促使我们进一步开展包括腐蚀测试在内的深入研究。
关键词: 增材制造、激光吹粉定向能量沉积、光谱系统、过程监测
更新于2025-11-21 11:01:37
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[IEEE 2018年第13届国际模塑互连器件(MID)大会 - 维尔茨堡(2018.9.25-2018.9.26)] 2018年第13届国际模塑互连器件(MID)大会 - 通过印刷技术生成高频应用的三维功能结构
摘要: 机电一体化集成器件(MID)具有高度功能集成化与小型化优势,能有效减少元件使用量。凭借这些特性,MID技术正不断拓展至物联网产品等新兴应用领域。大多数智能设备配备传感器并具备无线数据收发功能。随着市场对传输速率和频率要求的提升,微波技术的重要性日益凸显。印刷电子技术是实现高度集成产品的潜力方案之一。本研究通过制备微带线来评估新型气溶胶喷射打印系统的适用性,利用激光扫描显微镜进行几何特征分析,并通过网络分析仪完成电学特性表征。
关键词: 微波技术、增材制造、印刷电子学
更新于2025-09-23 15:23:52
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电子束熔炼Ti-6Al-4V与锻造Ti-6Al-4V的激光焊接:焊接角度对微观结构和力学性能的影响
摘要: 电子束熔化(EBM)是一种成熟的粉末床增材制造工艺,适用于Ti-6Al-4V中小型部件的制备。为进一步将EBM技术应用于大型部件制造,研究者采用激光焊接方法将EBM成形的Ti-6Al-4V板材与锻造件进行连接,并选取了0°、30°和45°三种EBM构建方向与焊缝之间的焊接角度。研究表征了焊接角度对基体金属、熔合区及热影响区的微观组织、显微硬度以及宏观拉伸性能的影响。各区域的显微硬度由局部微观结构决定,而宏观拉伸性能主要受EBM基体金属影响——这是由于EBM工艺过程中产生的内部缺陷所致。焊接角度对拉伸强度的影响不显著,但当焊接角度从0°增至45°时,延伸率从9.4%降至5.8%?;谥淳Я5挠αψ刺澳诓咳毕荩疚奶教至说ブ崂旃讨蠩BM基体金属的应力机制。
关键词: 缺陷、微观结构、力学性能、增材制造、焊接
更新于2025-09-23 15:23:52