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碳化硅基复合材料等温化学气相渗透致密化行为的数值研究
摘要： 我们研究了预制体在沉积过程中双尺度孔结构的特征以及反应气体在双尺度孔中的传质行为，并观察了与反应相关的物理化学现象。据此，分别建立了预制体和反应器两个尺度的数学模型。这些模型用于等温化学气相渗透（ICVI）致密化陶瓷基复合材料过程的数值模拟，系统研究了工艺条件和预制体结构对致密化行为的影响。最重要的发现是：若前70小时处理温度为950-1000℃，随后升至1100℃，可在保证材料质量的前提下将加工时间缩短约50%。
关键词： 等温化学气相渗透、纤维预制体结构、致密化行为、陶瓷基复合材料、工艺参数
更新于2025-09-23 15:23:52
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直接金属激光烧结中表面粗糙度与致密化的关联
摘要： 金属增材制造（AM）技术（如直接金属激光烧结DMLS）的日益广泛应用，要求我们深入理解如何确定最佳DMLS工艺参数以实现目标性能（如降低缺陷密度和/或获得理想表面特性）。为此，开发快速、经济且能评估零件质量的简易策略至关重要。本研究通过关联AM成型零件的面内表面粗糙度与DMLS工艺参数及致密度，实现了通过表面粗糙度测量快速准确间接测定AM零件致密度的目标。研究采用两组DMLS工艺参数和一个几何参数，制备了150余个参数各异的矩形立方体试样（全部使用DMLS常用钛合金Ti-6Al-4V粉末）。首先为所有试样定义并测量两个线粗糙度参数，分析其与DMLS及几何参数的关联性；其次测定所有试样的致密度并展示其与DMLS工艺参数的相关性；最后系统分析了线粗糙度参数与致密度之间观测到的关联规律。
关键词： Ti-6Al-4V，表面粗糙度，致密化，工艺参数，金属增材制造
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光辅助增材制造技术制备金属基复合材料的研究进展
摘要： 金属基复合材料（MMCs）通常比单一基体合金具有更优异的性能，因而成为多种应用场景中的理想候选材料。此外，以合理成本实现性能定制的能力对工业界尤为重要。在众多MMC制造技术中，激光辅助增材制造（AM）技术在过去十年间兴起并日益受到关注。现有文献已针对激光辅助AM技术的MMC合成方法及所得材料的性能评估开展了大量研究。本文通过梳理相关文献，系统总结了各类主要MMC的材料制备工艺、参数优化方案、性能提升效果及对应的强化机制，并探讨了激光辅助AM技术制备MMC存在的局限与挑战，最后提出了应对这些问题的未来研究方向。
关键词： 激光辅助增材制造、工艺参数、材料制备、强化机制、金属基复合材料
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光功率和扫描速度对增材制造AISI H13工具钢微观结构特征及致密化影响评估
摘要： 增材制造能以比传统加工更少的步骤生产复杂几何形状的零部件，从而降低成本并提高产品质量。其中一个潜在应用是生产具有随形冷却功能的模具，用于注塑、压铸和锻造。AISI H13工具钢因其高温高硬度、高耐磨性和良好韧性，通常被用于这些场景。但目前关于H13钢增材制造工艺的研究数据仍然有限。因此，本研究聚焦于粉末床熔融工艺加工H13工具钢的可行性及其微观结构表征。通过改变激光功率（97-216 W）和扫描速度（300-700 mm/s），评估了零件的致密化效果、常见缺陷、凝固组织、微观结构及硬度。在测试参数范围内，微观结构特征基本一致，主要呈现胞状凝固组织。胞状/枝晶凝固结构显示出C、Cr和V元素向胞壁偏聚的现象。热循环形成了硬度与微观结构略有差异的交替热影响层。残余奥氏体与凝固结构相关，并呈现{001}//构建方向的择优取向。通过氦气比重法和光学显微镜分别获取密度与孔隙分布图谱，结合线性裂纹密度共同确定H13工具钢的适宜加工参数。通过测量热扩散率、导热系数和热容值确定无量纲加工参数，并与文献报道数据进行对比。
关键词： 残余奥氏体、粉末床熔融、增材制造、随形冷却、工艺参数
更新于2025-09-23 15:19:57
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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
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选择性激光熔化工艺致密纯铜
摘要： 纯铜因其复杂形状和高导热性（如热交换器等产品）而被用作材料。然而，通过选择性激光熔化（SLM）工艺制造高致密度的纯铜部件较为困难。其中一个原因被认为是其高导热性导致熔池中的热量迅速扩散。此外，光纤激光功率对纯铜的能量吸收率较低，使得熔池尺寸更小。本研究通过评估密度和微观结构，探究了采用SLM工艺制造高纯度99.9%铜的最佳工艺条件。结果表明，激光功率和扫描速度的最佳条件分别为800~900W和300 mm/s，最佳能量密度约为1000 J/mm3——由于纯铜的高反射率和高导热性，该数值远高于其他材料。同时发现，扫描间距是实现构建试样致密化的关键因素，其最佳值为0.01 mm。通过最佳工艺条件成功制备出高密度部件，构建试样的最大密度达到96.6%，显著高于已有报道的构建件密度。
关键词： 微观结构、铜、密度、工艺参数、增材制造
更新于2025-09-23 15:19:57
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Ti-6Al-4V合金直接金属激光沉积制造技术综述
摘要： 直接激光金属沉积（DLMD）是一种前沿的激光增材制造（LAM）技术，有望彻底改变人们对设计与制造的认知。该技术特别适用于航空航天领域对精度和零件定制化要求较高的构建与修复应用，能够加工钛合金等传统工艺中难处理的材料。其中应用最广泛的钛基合金Ti-6Al-4V是增材制造研究最多的材料之一。但目前该技术尚处探索阶段，其基础冶金学及物理化学原理尚未明晰。当前增材制造面临的主要问题包括：残余应力导致零件变形，以及气孔、裂纹等影响沉积质量的缺陷形成。这些缺陷的产生取决于熔池在熔化、冷却和凝固过程中的复杂机制，而这些机制又受工艺参数影响。此外，制造过程中部分原料粉末未熔化，最终不构成产品组成部分。本文阐述了LAM技术分类、DLMD工作原理、原料质量要求、材料-激光相互作用机制，以及Ti-6Al-4V合金的冶金特性。
关键词： Ti-6Al-4V，工艺参数，粉末回收，激光增材制造，直接激光金属沉积系统
更新于2025-09-23 15:19:57
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不锈钢纳秒脉冲激光诱导表面着色的着色稳定性分析
摘要： 本文采用纳秒脉冲激光诱导不锈钢表面着色，研究了离焦距离、扫描速度、扫描间距、重复频率和释放时间等工艺参数对彩色标记及着色稳定性的影响。为客观评估颜色变化，使用手持式色差仪和CIEL*a*b*色差公式进行测量。最终给出了满足稳定性要求时六种颜色的工艺参数范围，并分析了上述工艺参数对着色稳定性的影响。
关键词： 工艺参数，纳秒脉冲激光，稳定性分析，表面着色
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用响应面法研究7A52铝合金激光焊接工艺参数与气孔率的相关性
摘要： 本文通过实验研究了工艺参数（即激光功率、焊接速度和离焦距离）对7A52铝合金激光焊接气孔的影响。采用响应面法（RSM）的三因素三水平Box-Behnken设计（BBD）构建设计矩阵以优化工艺参数。建立了多元回归模型预测所选工艺参数与气孔率的相关性，并通过方差分析（ANOVA）验证模型充分性。结果表明激光焊缝中的宏观气孔主要源于匙孔效应，而焊接速度对气孔敏感性起主导作用。最优工艺参数组合为：激光功率3.5kW、焊接速度10.0mm/s、离焦距离+4.0mm。在此优化参数下获得了无宏观气孔的优质焊缝。RSM模型预测的气孔面积分数与验证实验实测值具有良好一致性。
关键词： 工艺参数、响应面法、孔隙率、7A52铝合金、激光焊接
更新于2025-09-16 10:30:52
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工艺参数对激光粉末床熔融制备Hastelloy X合金孔隙率、精度、表面粗糙度及支撑结构的影响
摘要： 采用激光粉末床熔融（L-PBF）技术制造镍基高温合金高复杂度部件，相比铸造工艺，在获得相当显微组织和力学性能的同时可降低生产成本。本研究旨在探究商用Hastelloy X合金（w%成分：21Cr-18Fe-9Mo-0.7W-1.5Co-0.1C-1Si-1Mn-0.5Al-0.15Ti-余量Ni）经L-PBF工艺制备样品的构建密度、精度、表面粗糙度以及零件与支撑结构界面区域的特性。所获样品具有高致密度（99.88%）、无裂纹且表面粗糙度低的特点。通过对支撑结构的分析发现：支撑结构参数选择、零件下表面（down-skin）与内部区域（in-skin）的参数设置，对正确构建这些结构至关重要，可避免零件构建过程中热应力导致的变形。
关键词： 工艺参数、镍基超级合金、增材制造、选择性激光熔化、哈氏合金X
更新于2025-09-16 10:30:52