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激光粉末床熔融工艺制造复杂内部通道的精度
摘要： 增材制造（AM）技术在为卫星通信微波系统等应用制造复杂内部通道方面具有巨大潜力。这类系统往往结构复杂，使得传统精加工工艺对增材制造部件构成挑战。因此，内部表面应尽可能接近应用领域的公差要求。本研究通过激光粉末床熔融（L-PBF）工艺，设计并制造了采用AlSi10Mg合金的复杂部件——一种具备弯曲、扭转和滤波功能的独特波导器件。研究人员制备并测试了三种不同曲率半径（R=50毫米、40毫米和30毫米）的Ku/K波段工作原型件，其性能表现与预期要求高度吻合。通过三维扫描数据评估了与CAD模型的内部偏差，结果显示：曲率半径为50毫米、40毫米和30毫米的内部区域平均偏差分别为0.08毫米、0.046毫米和0.023毫米。内部通道表面粗糙度测量值为：算术平均粗糙度Ra约8微米±1.3微米，轮廓最大高度Rz约62.3微米±0.34微米。
关键词： 集成波导子系统，增材制造，激光粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于激光粉末床熔融技术在钼基复合材料上原位形成陶瓷层
摘要： 抗氧化性差是钼基材料在超高温应用中长期存在的缺点。本研究开发了一种简便策略：通过激光粉末床熔融（L-PBF）技术，在覆盖均匀Al2O3纳米颗粒并由功能化碳纳米管桥接的钼基合金粉末表面原位沉积陶瓷层。该表面层由分散TiC相的α-Al2O3基体构成，且厚度可控。通过单道轨迹观察和有限元模拟系统研究了该层的形成机制。此外，纳米硬度的提升可归因于基体中均匀分散且紧密接触的陶瓷纳米颗粒。结果表明L-PBF加工金属部件具有多功能性，为制备先进超高温材料提供了可能性。
关键词： 碳纳米管、金属基复合材料、钼、抗氧化性、激光粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光粉末床熔融过程中Ti-6Al-4V微观结构演变的模拟辅助分析
摘要： 提出了一种多相场模型与取向场相结合的方法，用于描述激光粉末床熔融（LPBF）过程中激光-材料相互作用诱导的微观结构演变。相关相变过程由自由焓驱动的形核与生长机制实现。通过引入经验修正项降低了相场方法数值模拟所需的网格分辨率。本研究重点针对钛合金Ti-6Al-4V的LPBF加工过程，特别关注β-Ti相与熔体之间的转变行为。将模拟结果与实测数据进行对比分析，发现对MPF模型施加数值修正可避免晶体生长过程中的网格各向异性。模拟显示β相晶体沿(100)晶向向熔体生长，且β相向α相的相变模型与XRD测试结果相符。
关键词： 仿真、取向场法、相场法、选区激光熔化、流体体积法、激光粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57
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提高激光粉末床熔融的生产效率：壳体-实体策略对Ti-6Al-4V零件质量、微观结构和力学性能的影响
摘要： 为提高激光粉末床熔融（LPBF）的加工效率，可采用"壳-芯"分层策略：在零件内部采用较大层厚以缩短制造时间，在表层采用较小层厚以保证高精度和良好表面质量。本研究探究了该策略对Ti-6Al-4V零件表面粗糙度、相对密度、微观组织及力学性能的影响程度。实验采用两组不同工艺参数制备试样——一组针对90微米芯层厚度优化，另一组针对30微米壳层厚度优化。除测量表面粗糙度和相对密度外，还通过光学显微镜和扫描电镜进行显微组织分析，并利用EBSD测量与原始β晶粒数值重构技术评估从表层到芯部的中观结构与织构演变。通过显微硬度测试和拉伸试验评估该策略对力学性能的影响，所有分析均在原始态和去应力态试样上完成。研究表明，"壳-芯"策略可在不影响拉伸性能的前提下制造高质量Ti-6Al-4V零件，根据几何特征不同可使生产效率提升25%-100%。
关键词： Ti-6Al-4V，拉伸性能，激光粉末床熔融，梯度微观结构，生产率
更新于2025-09-23 15:19:57
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高强度铝合金的激光粉末床熔融技术
摘要： 对采用激光粉末床熔融（LPBF）工艺制造的高强度铝合金需求旺盛且持续增长。然而，昂贵新型合金成分或现有合金中的裂纹问题阻碍了其广泛应用。最新研究表明，添加晶粒细化剂可形成细晶结构，从而制备出无裂纹、高强度的铝基LPBF部件。本研究在Al7050合金中添加1wt%锆元素，并在粉末材料中过量添加锌以补偿LPBF过程中的锌损失，同时维持形成强韧共格MgZn?析出相所需的Mg:Zn比例。经固溶时效热处理后，该新型合金的极限抗拉强度达500MPa，维氏显微硬度为200Hv-0.5kg。虽然所得部件的断裂延伸率有限，但本研究为未来开发适用于LPBF工艺的经济型高强度铝合金提供了有前景的合金设计方向。
关键词： 晶粒细化，铝，激光粉末床熔融，裂纹
更新于2025-09-23 15:19:57
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[矿物、金属与材料系列] TMS 2020第149届年会暨展览会补充论文集 || 固溶退火后的临界淬火速率：激光粉末床熔融制备的铝硅合金特性
摘要： 热等静压技术常用于降低（砂型）铸造时效硬化铝合金的孔隙率，以满足航空航天和汽车工业的高质量要求。为建立激光粉末床熔融（L-PBF）等增材制造方法，热等静压可同时消除铸态材料的各向异性力学性能并消除孔隙。对于铸造铝合金A356，在75 MPa气压下进行热等静压处理时，获得过饱和固溶体所需的临界冷却速率可降至约1 K/s——这显著低于常压淬火所需速率（2-4 K/s）。因此现代热等静压设备能轻松实现铸造合金铝基体中镁、硅原子的过饱和溶解状态，从而省去单独的固溶退火步骤。本研究采用"热等静压+快速淬火+直接时效"工艺，对砂型铸造与激光粉末床熔融两种工艺制备的时效硬化铝合金进行处理。结果表明：该直接时效后处理工艺可用于增材制造时效硬化铝合金，为需要高疲劳抗力的部件开辟了新应用领域。
关键词： 热等静压，临界冷却速率，增材制造，抗疲劳性，激光粉末床熔融，选择性激光熔化
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光粉末床熔融设备能力评估测试工件的公理化设计
摘要： 增材制造在制造环境中的重要性日益凸显，能够实现极其复杂的产品设计。随着增材制造技术开始取代传统制造工艺，识别实际设备能力变得至关重要。这一点在激光粉末床熔融技术中尤为突出。目前，研究和确定该技术实际设备能力的方法仍是一个待解难题。本文从公理设计角度对一个知名测试样件进行分析；基于分析结果及客户需求评估，我们开发出改进设计方案，能确保对设备性能进行稳健可靠的检测分析。
关键词： 激光粉末床熔融、机床能力评估、增材制造、公理设计
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用激光粉末床熔融技术制备Fe-Co-B-Si-Nb块体金属玻璃：微观结构与性能
摘要： 本研究采用激光粉末床熔融（LPBF）技术制备{(Fe0.6Co0.4)0.75B0.2Si0.05}96Nb4块体金属玻璃（BMGs）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析（EPMA）、电子背散射衍射（EBSD）、差示扫描量热法（DSC）和纳米压痕等技术，系统研究了不同激光功率与扫描速度下LPBF样品的微观结构演变、热稳定性及力学性能。结果表明：低区域能量输入有利于形成具有大非晶相比例的Fe-Co-B-Si-Nb BMGs。当区域能量密度为1.25 J/mm2（激光功率60 W，扫描速度600 mm/s）时，LPBF样品呈现近乎全非晶的微观结构（非晶相比例约99%），且LPBF样品的特征性能与工艺参数密切相关。本工作证实LPBF是制备全非晶Fe-Co-B-Si-Nb BMGs的有效方法，其结果为增材制造具有特定微观结构和优异性能的BMGs及其复合材料提供了关键依据。
关键词： 块体金属玻璃、激光粉末床熔融、非晶分数、结晶、微观结构、纳米压痕
更新于2025-09-23 15:19:57
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加工参数对激光粉末床熔融制造的316L不锈钢零件密度的影响
摘要： 增材制造技术因其能够生产传统工艺无法实现的复杂几何形状特定部件而日益普及。在金属增材制造领域，激光粉末床熔融是最广泛采用的技术之一。本研究聚焦于不同工艺参数对激光粉末床熔融技术制备AISI 316L不锈钢零件密度的影响。通过综述激光粉末床熔融沉积AISI 316L不锈钢的已有研究成果，确定了获得密度超过99%零件的最佳参数范围，并在该范围内新增多组激光粉末床熔融工艺参数进行密度实测验证。研究进一步揭示了矢量尺寸和气体环境（氮气与氩气）等操作参数对零件密度的作用机制。采用金相分析法和阿基米德法进行密度测量，结果表明：增大矢量尺寸会降低零件密度；使用氮气环境时通过阿基米德法测得最高相对密度达99.87%，证实无需激光重熔后处理即可通过激光粉末床熔融制备近全致密零件。
关键词： 孵化间距、气体氛围、矢量尺寸、能量密度、增材制造、AISI 316L不锈钢、激光粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57
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沉淀硬化马氏体不锈钢的激光粉末床熔融技术：综述
摘要： 马氏体不锈钢因其高强度和良好的耐腐蚀性能被广泛应用于工业领域。与其它不锈钢相比，沉淀硬化（PH）马氏体不锈钢具有极高的强度，约为304和316等奥氏体不锈钢强度的3-4倍。然而，沉淀硬化导致的高强度和高硬度使其加工性较差，限制了PH不锈钢作为复杂形状结构部件的广泛应用。激光粉末床熔融（L-PBF）是一种极具吸引力的增材制造技术，不仅具有短周期生产复杂精密零件的优势，还能避免或减少后续机加工工序。本综述系统分析了铸态马氏体不锈钢的微观组织，以及工艺参数、构建气氛和热处理对组织的影响；重点剖析了铸态缺陷特征及其成因；归纳总结了工艺参数和热处理条件对力学性能的作用规律；最后提出了L-PBF制备马氏体沉淀硬化不锈钢现存问题及未来研究建议。
关键词： 17-4不锈钢、热处理、微观结构、沉淀硬化不锈钢、铁素体、选择性激光熔化、构建气氛、缺陷、激光粉末床熔融
更新于2025-09-23 15:19:57