多组元金属粉末选区激光烧结三维瞬态温度场模拟

利用Ansys有限元软件,建立了多组元金属粉末选区激光烧结过程中三维瞬态温度场计算模型。在考虑了相变潜热、辐射对流和随温度变化的热物性参数条件下,使用APDL参数化语言实现了高斯热源的施加和热源按一定速率的移动。通过该计算模型可掌握成形过程中烧结温度场随时间的变化规律,进而控制多组元金属粉末选区激光烧结成形机制,避免“球化”效应、翘曲变形等缺陷,为合理选取激光工艺参数提供理论依据。对Ni和Cu-10Sn多组元混合粉末进行了选区激光烧结实验,验证了模拟结果的正确性。     

直接金属粉末激光烧结温度场的数值模拟研究

初步建立了用于模拟直接金属粉末激光烧结过程中传热行为的数学模型，该模型考虑了诸如传导、辐射和对流等与烧结有关的热现象。给出了固相、液相和气相共存的金属粉末烧结体系导热系数的计算方法。考虑到激光束的持续移动，采用了坐标原点位于光斑中心的动坐标系来简化方程的求解计算。在绝热边界条件和热物性参数恒定的假设下，求得了在基模高斯光束近似作用下热传导方程的解析解。运用FORTRAN语言编写了运算程序．并对铜粉激光烧结的温度场进行了数值模拟，模拟结果与初步实验结果较为吻合。     

基于选择性激光烧结的结构电路一体化技术研究

为了实现结构电路一体化部件的快速制造,本文提出将增材制造技术与结构电路一体化技术相结合。传统结构电路一体化工艺基于注塑成形技术,成本高、周期长,难以实现快速制造与迭代设计。本文提出基于选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术,开展结构电路一体化的制造工艺研究,该技术具有成型速度快、精度高等特点。尝试以激光烧结方式实现成形,随后进行激光活化和化学镀。试验结果表明可以在成形件表面快速制造出具有优良导电性能的镀铜区域。     

金属构件选区激光熔化增材制造控形与控性的跨尺度物理学机制

激光增材制造逐点、逐线、逐域的局部成形特性,要求对金属构件激光增材制造过程进行微观—介观—宏观跨尺度的控形与控性,以实现对球化、孔隙、变形及裂纹等典型冶金缺陷的有效调控。本文针对难加工铝合金构件选区激光熔化精密增材制造,在介观尺度揭示了金属粉末激光熔化/凝固的热力学行为及球化效应形成与抑制机理,在微观尺度明晰了金属激光熔池内部熔体表面张力对气泡运动及熔体致密化的作用机制,在宏观尺度提出了金属构件选区激光熔化的热作用机制及构件内应力形成和变形行为。本文为高性能复杂金属构件激光增材制造的控形与控性提供了物理学基础及关键工艺调控方法。     

激光扫描路径对直接金属激光烧结温度场的影响

利用有限元分析软件AN SY S,对激光烧结温度场进行了数值模拟,建立了激光烧结薄板的温度模型;运用APDL语言控制热源的热流密度、移动速度以及扫描轨迹;研究了激光行程对烧结温度场的影响,扫描端点温度场的不对称及较大的温度梯度造成了端点球化现象;激光扫描线间的耦合作用使端点球化现象随扫描线的增加而逐渐显著。根据该程序得出的模拟结果和实验结果基本一致。     

尼龙-6／聚苯乙烯体系复合材料的选择性激光烧结

现在已经市场化的选择性激光烧结用高分子粉末烧结制件强度低,需要经过后处理才能满足使用要求。针对此问题,本文采用尼龙-6/聚苯乙烯体系复合材料作为选择性激光烧结的基体粉末,探讨氧化铝的加入方式对粉末烧结性能的影响,获得了烧结精度和力学性能都良好的制件。探讨了主要工艺参数对烧结性能的影响,并通过正交试验确定了尼龙-6/聚苯乙烯粉末体系优化的烧结工艺参数:激光功率10W,扫描速率1500mm·s-1,扫描间距0.15mm,铺粉层厚0.20mm。     

激光选区烧结粉末包覆设备研制

快速成型技术（Rapid Prototyping)是近年来发展起来的新型高科技技术，在几何图表快速实体化及复杂零部件制造等方面具有无可比拟的优势。激光选区烧结（Selective Laser Sintering)作为快速成型技术的重要组成部分，其成型材料在激光选区烧结工艺中占有至关重要的位置，本文在考虑激光选区烧结成型材料性能要求的前提下，研制了一台SLS粉末包覆设备，并对设备参数的调节及相关问题进行了分析与讨论。     

激光选区熔化成形LaB6增强316L不锈钢的组织及力学性能

为进一步提高激光选区熔化成形316L不锈钢制件的力学性能,在316L不锈钢粉末中添加LaB_6稀土材料,分析其对成形样件显微组织、显微硬度、拉伸性能和耐磨性能的影响。结果表明:微量添加LaB_6的316L不锈钢材料其激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形工艺窗口发生了偏移,在获取同等致密度制件的条件下可进一步降低激光功率密度;添加的LaB_6稀土材料改变了316L材料熔池的熔凝行为,致平均结晶晶粒细化,显微硬度、拉伸强度、屈服强度和耐磨性能得到提高。     

降低聚苯乙烯粉末激光烧结收缩率的研究

本文通过分析聚苯乙烯粉末激光烧结成型机理，探索其烧结收缩产生的原因并研究降低试样收缩率的方法。结果表明，添加无机填料可提高苯乙烯粉末激光烧结性能，而且，多种填料同时添加，效果更明显。     

电磁辅助激光熔化沉积的残余应力

针对激光熔化沉积内部残余应力较大的问题,对其产生的机理作了分析。基于电磁场的应用原理,提出电磁辅助激光熔化沉积以降低其残余应力的方法。利用ANSYS参数化编程语言APDL模拟了电磁辅助激光熔化沉积的过程,分析了成形件残余应力的变化规律,结果表明同步加载轴向电磁力能较好地消减成形件内部残余应力。采用X射线衍射结合电解腐蚀的方法进行深度方向的残余应力测量试验,试验结果验证了电磁辅助的有效性。     

激光选区烧结金属粉末的研究

A series of experiments are carried out with selective laser sintering(SLS) for copper,copper-nickel powder matetials.The phenomena of the sintering process is ana-lyzed,the influence of techmological parameters is dis-cussed in detail,By means of SEM with energy spectrum system and X-ray diffraction spectrum,the morphology of the microstructure and the compositions of the different zones are analyzed,the mechanism of the laser sintering metallic powders is preliminarily explored,All those above lay the foundations for the forming metal parts by laser sintering metallic powders.     

Laves相Nb-Cr合金的真空烧结

研究了真空烧结参数及机械合金化对Laves相Nb-Cr合金致密度的影响,结果表明球磨后粉末烧结试样的致密度增加率是未球磨粉末烧结试样的3~5倍;当烧结温度增加、烧结时间延长,Laves相NbCr2的合成更为充分,试样致密度增加。     

间接性选区激光烧结铁粉材料及成型工艺研究

本文进行了间接性选区激光烧结铁粉成型粉末的实验,结果表明以环氧树脂作为粘结剂的铁粉成型粉末制备简单、成型性好、成本低,并对工艺参数进行了优化。用此种材料在优化的工艺参数下制作出了复杂的三维零件且误差稳定在 0.3 mm左右。     

La2Mo2O9粉体的制备及表征

本文采用溶胶-凝胶法和固相反应法制备La2Mo2O9粉体。采用XRD对不同方法制备的粉体的相组成进行了表征,结合TG-DTA结果确定了粉体烧结温度为600℃。SEM分析表明用柠檬酸盐法和固相反应法制备的粉体按1∶1混合制成的样品的高温烧结性能得到改善。     

金属零件的一种快速成型制造方法

金属零件的快速制造是快速成型技术的最终目标之一,也是当今快速成型领域的一大研究热点。本文在介绍快速成型技术的一个重要分支－选区激光烧结的基础上,提出了一种基于小功率激光快速成型系统的金属零件成型工艺。这种方法首先烧结金属与有机粘结剂的混合粉末,生成“绿件”,而后除粘、熔渗金属,最终得到致密的金属件。最后,文中给出了加工实例,并对这种工艺的影响因素进行了详细的分析与讨论。     

复合材料胶补飞机损伤金属结构疲劳寿命分析

针对复合材料单面胶接修理飞机损伤金属结构疲劳寿命分析时,多种失效模式耦合作用、残余热应力和附加弯曲力矩以及裂纹非均匀扩展的影响,提出了一种能够综合考虑上述影响因素的复合材料修理损伤金属结构疲劳寿命评估方法。算例分析结果与试验结果吻合,表明本文方法可为复合材料单面胶接修理损伤金属结构疲劳寿命估算提供参考。     

激光烧结铸造型壳强度试验分析

利用激光烧结快速成型技术可以烧结覆膜陶瓷材料，形成然造用型腔壳体并直接应用于铸造，制作金属零件，由于在快速原型制造领域所使用的激光器功率普遍较低，因此，无法实现真正意义上材料的直接烧结，目前所能实现的是覆膜陶瓷的间接烧结，即利用激光融凝陶瓷表面涂覆的有机物薄膜，使陶资粉末粘结成一个原型壳体。由此形成的壳体原强度较低，不能直接用于铸造。因此，二次烧结作为一种后处理工艺用于提高壳体强度，与烧结工艺参数对原型壳体强度的影响同等重要。通过试验分析，在烧结工艺参数中，扫描间隔和扫描速度是影响原型壳体强度的主要因素，其直接影响烧结原型第一强度的变化。二次烧结后处理可以大幅度提高壳体的二次强度，满足铸造对壳体的强度要求，最后以整体叶轮的快速制造为例，验证了上述结论。