- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
激光粉末床熔融中的材料再利用：激光与金属粉末相互作用的副作用
摘要： 金属增材制造正在改变工程师和设计师构建三维（3D）物体的生产方式，近年来呈现出快速增长态势。激光粉末床熔融（LPBF）是最常用的金属增材制造技术，其原理基于高能激光与金属粉末原料之间的高效相互作用。为提高LPBF的成本效益和环保性，回收（再利用）构建作业中未熔合的粉末至关重要。然而，由于激光-粉末相互作用涉及复杂的物理现象并可能产生副产物，这些副产物会影响原料和最终构建部件的完整性，因此需要更深入地理解整个过程。本文综述重点阐释激光与金属粉末的相互作用，并特别关注其副作用。
关键词： 金属粉末、冷凝物、飞溅物、激光粉末床熔融、激光辐射
更新于2025-09-19 17:13:59
-
侧枝生长在激光粉末床熔融微结构形成中的作用
摘要： 要利用增材制造（如3D打?。┲票父咧柿坎?，必须深入理解微观组织的形成机制。本研究揭示了侧向分枝在激光粉末床熔融合金微观组织发展中的主导作用。研究表明：胞状晶（或枝晶）侧面的扰动会促使晶体通过沿正交方向的侧向分枝来响应局部热流变化，从而改变生长方向。虽然连续外延生长会导致细长柱状晶局限于熔池中心线区域，但熔池侧面频繁发生的侧向分枝使晶体能够顺应相邻熔池间热梯度的剧烈变化，最终形成显著展宽的晶粒。扫描路径的改变虽能中断垂直柱状组织，但会促进层内与层间的侧向分枝——特别是采用层间67°旋转的棋盘式扫描策略时，将导致微观组织呈现螺旋状生长特征。
关键词： 微观结构演变、增材制造、温度梯度、侧枝生长、外延生长、激光粉末床熔融、3D打印
更新于2025-09-19 17:13:59
-
基于A357.0铝合金激光粉末床熔融工艺的点阵材料技术可行性
摘要： 晶格材料是增材制造最具代表性的应用之一。增材工艺与拓扑优化之间的协同效应在实现包含实体区域、空心区域及中间过渡区的构件方面得到了充分发挥。然而，设计创新形状的潜力可能受到技术限制的制约。本文通过改变激光束直径（从而调节相对密度），研究了基于激光粉末床熔融（L-PBF）工艺的铝基晶格材料的可制造性。针对金属L-PBF工艺特有的建造现象评估了打印精度。主要发现是确定了一个可用于开发轻量化工业构件的可行性窗口：对于沿立方体棱边设置支柱的体心立方结构（BCCXYZ），当构建时垂直棱边平行于生长方向（作为最坏情况考虑），3毫米单元尺寸下相对密度为20%（相对于全致密材料铝合金A357.0）是最低边界值。此类更轻的结构即使理论上符合设备技术规格，仍会导致框架失稳。
关键词： 增材制造、点阵结构、铝合金、激光粉末床熔融
更新于2025-09-19 17:13:59
-
激光粉末床熔融过程中孔隙演化的介观尺度模拟
摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）是一种先进的制造技术，通过数据驱动的逐层材料堆积形成金属部件，已广泛应用于航空航天等领域。有效控制孔隙缺陷是LPBF工业生产中的关键科学问题和技术难点。基于开源离散元方法代码Yade获取了粉末床的颗粒分布，基于开源计算流体力学代码OpenFOAM预测了LPBF成形过程中观尺度的孔隙演变。影响熔池的热-力因素包括表面张力、马兰戈尼效应、气化反冲力和糊状区阻力。激光能量模型采用基于界面追踪的体热源。首先对LPBF单道成形情况下的熔池演变进行了无量纲分析，熔池演变主要受气化反冲力、马兰戈尼效应和表面张力的影响，且熔池不同区域的主要影响因素存在差异。为考察激光功率、扫描速度、粉末床厚度和扫描间距对LPBF成形过程中孔隙缺陷的影响，开展了模拟并与实验结果对比。当体积能量密度过小时，因金属颗粒熔合不足产生孔隙缺陷；当体积能量密度过大引发"匙孔"效应时，则因裹挟气体无法及时逸出而产生孔隙缺陷。本文有望为LPBF生产中孔隙缺陷的科学调控提供理论指导。
关键词： OpenFOAM，体积能量密度，无量纲分析，孔隙缺陷，激光粉末床熔融，数值模拟
更新于2025-09-19 17:13:59
-
激光粉末床熔融工艺对非典型WC-Co复合喂料的加工可行性
摘要： 切削用工具材料的增材制造（AM）面临加工挑战。本研究首次采用卫星化工艺制备WCM-Co（12 wt.% Co）复合材料。通过熔融试验评估单层内单道熔覆体的致密化行为，获得了表面形貌连续且相对均匀的熔道。这些特征对高质量增材制造至关重要，能促进层内后续熔道良好结合，从而降低三维沉积体的孔隙率。研究阐明了熔道不规则性、熔融模式、裂纹敏感性与球化现象随激光扫描速度的变化规律，并为未来激光粉末床熔融法生产WCM-Co提供了指导准则。
关键词： WCM-Co、卫星化、熔融模式、单道轨迹、激光粉末床熔融（L-PBF）
更新于2025-09-16 10:30:52
-
Inconel 625镍基合金激光粉末床熔融技术研究综述
摘要： 因科镍625（IN625）高温合金具有高强度、优异的抗疲劳和抗蠕变性能，在高温高压环境下表现突出，是制造航空发动机高温承力部件的关键材料之一。然而该合金较差的加工性限制了其更广泛应用，特别是在需要高几何复杂度的应用场景中。激光粉末床熔融（LPBF）是一种强大的增材制造工艺，能够生产具有高几何复杂度和设计自由度的金属零件。本文综述了IN625激光粉末床熔融研究进展，重点分析其微观组织、力学性能、残余应力演变及缺陷形成机制。系统总结了不同研究者报道的显微硬度、拉伸性能和疲劳性能等力学特性数据，并进行对比分析。最后提出了IN625合金零件LPBF加工现存问题及未来研究建议。
关键词： 增材制造、热处理、因科镍625合金、激光粉末床熔融、力学性能
更新于2025-09-16 10:30:52
-
通过激光粉末床熔融技术加工月球风化层模拟物的可行条件确定
摘要： 增材制造与地外殖民建设具有内在兼容性。利用原位获取的原材料可大幅简化材料供应链。激光粉末床熔融（LPBF）技术以粉末为原料制备构件具有高度灵活性，但需进一步掌握其技术特性才能解决太空环境中的沉积问题与工艺适用性。本研究通过开放式原型系统，探究了月球高地风化层模拟物NU-LHT-2M的激光粉末床熔融加工可行性。我们自主研发的LPBF设备实现了对工艺参数及不同基板材料（碳钢、自支撑沉积与耐火黏土）影响的系统研究。实验确定耐火黏土基板能确保多层沉积的稳定进行，由此划定了多层层积的工艺可行窗口。通过优化工艺参数制备的多层立方体试样经力学性能分析显示：抗压屈服强度超过31.4 MPa，显微硬度高于680 HV，证实该技术在月壤构件沉积方面具有应用潜力。研究结果同时为评估未来微重力环境下运行的LPBF设备技术可行性提供了依据。
关键词： 太空制造、激光粉末床熔融、工艺开发、月壤
更新于2025-09-16 10:30:52
-
不同表面处理技术对激光粉末床熔融成型A357.0零件效果的影响：表面粗糙度与疲劳强度
摘要： 基于激光的粉末床熔融（L-PBF）是一种增材制造（AM）技术，它利用计算机控制的激光束作为能源，通过逐层堆积策略将金属粉末熔合，从而制造三维零件。这种方法为几何形状设计带来了前所未有的自由度，但逐层构建策略通常会导致表面光洁度极差，这受到阶梯效应和部分熔融颗粒存在的影响。因此，需要进行表面精加工处理以获得足够的表面光洁度、改善疲劳性能并满足机械和美学需求。本文系统比较了多种表面精加工技术，包括激光冲击处理、塑料介质喷砂、普通喷砂、陶瓷丸喷丸以及采用不同粒径（φ=0.2毫米和φ=0.4毫米）钢颗粒的金属丸喷丸。结果表明，所有提出的方法都提高了A357.0 L-PBF零件的表面质量和疲劳寿命。然而，实现最低表面粗糙度并不一定对应最佳疲劳性能，这表明可能有多种机制在起作用，除了表面粗糙度外，残余应力也有助于提高疲劳强度。
关键词： 激光冲击处理、增材制造、疲劳、喷丸强化、表面精加工、塑料介质喷砂、喷砂、表面粗糙度、A357.0合金、激光粉末床熔融
更新于2025-09-16 10:30:52
-
激光粉末床熔融制备的碳纳米管增强AlSi10Mg复合材料的热膨胀行为
摘要： 碳纳米管（CNT）增强铝基复合材料具有良好的尺寸稳定性，是一种具有低热膨胀系数（CTE）的潜力材料。本研究探究了通过激光粉末床熔融（LPBF）工艺制备的、碳纳米管含量为0至2 wt%的CNT/AlSi10Mg复合材料的热膨胀行为。所有样品的热膨胀系数随温度升高而普遍增大。在相同温度下，碳纳米管含量越低，样品的热膨胀系数越小。当碳纳米管含量为2 wt%时，材料达到最佳尺寸稳定性，在300°C时其热膨胀系数降至29.08×10?? °C?1，相比未增强的AlSi10Mg降低了16%?；逯泄璧墓倘苡胛龀鲂形约肮柰绲亩狭训贾铝顺叽缭龀す讨械牟ǘ?。碳纳米管沿晶胞边界分布，使硅网络得到加固，因此随着碳纳米管含量的增加，复合材料微观结构更趋稳定，热膨胀系数进一步降低。此外，实验结果与热弹性模型的预测值相符。
关键词： 激光粉末床熔融、碳纳米管、热膨胀系数、网络
更新于2025-09-16 10:30:52
-
采用激光粉末床熔融技术加工X65MoCrWV3-2冷作工具钢
摘要： 由于该工艺具有高度的几何灵活性，激光粉末床熔融（L-PBF）技术在模具制造行业备受关注。L-PBF过程中，金属粉末床通过激光束选择性熔化，实现基于三维计算机辅助设计数据的逐层制造。该工艺的特点是在凝固部件和熔池中存在局部且非稳态的热流，导致非平衡凝固和相变。此外，快速加热和冷却过程易引发显微组织缺陷、冷裂纹和变形。由于马氏体工具钢极易产生冷裂纹，其加工仍具挑战性。本研究采用L-PBF工艺制备X65MoCrWV3-2工具钢，并通过显微硬度测试、纳米压痕和扫描电子显微镜分析其显微组织及相应局部性能。研究发现L-PBF致密化钢材在微观和宏观尺度上均存在不同显微组织和力学性能区域。这些差异源于不同温度区间的交替热输入，形成触发回火过程的热影响区，并产生显著变化的性能特征。
关键词： 增材制造、马氏体、微观结构形成、激光粉末床熔融、工具钢
更新于2025-09-16 10:30:52