激光选区烧结用SiC复合粉体制备及其成型特性研究

为解决用激光选区烧结技术(SLS)制备复杂结构SiC镜坯素坯的瓶颈,用溶剂沉淀法和机械混合法分别制备含有尼龙(PA)和环氧树脂(E12)的SiC复合粉体,并对两种粉体进行性能表征和SLS成型。研究表明:用溶剂沉淀法制备的PA/SiC粉体由原粒径20~130μm的球变为尺寸较小的不规则块体,只能成型出强度较低的素坯;用机械混合法制备的E12/SiC粉体为表面有一层均匀包覆物的球体,成型效果较好。在E12质量分数15%,激光功率7 W,扫描速度2 000 mm/s时,制备的SiC素坯获得最佳的综合性能(相对密度39.3%,抗弯强度1.26 MPa),满足后续工艺要求。在最优工艺条件下,成功制备出SiC镜坯素坯。     

陶瓷零件增材制造技术及在航空航天领域的潜在应用

陶瓷零件因其强度高、密度低、耐高温及耐腐蚀等特点在航空航天领域具有广阔的应用前景。然而,陶瓷零件的传统制造方法存在周期长、成本高、依赖模具且难以制造复杂结构等问题,极大限制了陶瓷零件在航空航天领域的应用。增材制造技术是一种基于"离散-堆积"成型原理、由三维数据驱动直接制造零件的方法。与传统制造方法相比,增材制造技术具有设计自由度高、产品研发周期短、制造成本低等优势,可以无需模具快速制造复杂结构陶瓷零件。在简要阐述增材制造原理和特点的基础上,系统地分析了采用三维打印、激光选区烧结、激光选区熔化、熔融沉积造型、分层实体制造、光固化成型等技术制造陶瓷零件的研究现状及存在的问题。最后,对陶瓷零件增材制造技术在航空航天领域的潜在应用进行了分析与展望。     

一种表示流形形体和非流形形体的统一数据结构研究

为弥补3D打印中非流形拓扑数据结构的存储空间大、运算效率低,流行拓扑数据结构形体表示的局限性,研究了一种可表示流形形体(正则形体)和非流形形体(非正则形体)的统一数据结构。分析了半边数据结构、放射边数据结构、混合边数据结构、单元复形和粘合边数据结构等非流形形体的边界表示法,发现现有的数据结构未能综合考虑几何模型、存储数据和效率。提出了一种基于复形的非流形数据结构:利用引用面、边及点结构完整地表示非流形几何模型,实现线框、表面、实体和自由曲面模型的统一;采用面向对象的设计方法,使用类的继承与派生,以减少数据存储量,提高存储和运算效率;扩展欧拉算子可为更高级的欧拉操作和布尔操作提供基础。设计的方法在模型的面、边和点的数据设计中,以指针的形式管理和组织拓扑结构,避免信息的重复存储,既满足了丰富的形体表示需求,扩大了传统3D打印模型的覆盖域,又有效减少了存储空间,提高了运算效率。     

固溶时间对激光选区熔化AlSi10Mg显微组织及显微硬度的影响

采用SEM、EDS、显微硬度等分析方法研究了535℃固溶温度下不同固溶时间对激光选区熔化(Selective laser melting) AlSi10Mg铝合金显微组织及显微硬度的影响。结果表明,在535℃固溶温度下,由纳米尺寸网状Al-Si共晶和过饱和α-Al固溶体组成的激光选区熔化AlSi10Mg显微组织对固溶时间非常敏感,固溶2 min后熔池边界及网状共晶组织消失,固溶5 min后共晶Si便发生明显球化,共晶Si尺寸随着固溶时间的延长而增大。伴随着显微组织的变化,AlSi10Mg的显微硬度从固溶前的HV(119±3.2)迅速降低,并随着固溶时间的延长最终稳定在HV57左右。