增材製(zhì)造(zào)相對於減法製造,它通常是逐層累加的(de)過程,是通過添加材料直接從三維數(shù)學模型(xíng)獲得三維物理模型(xíng)的所有製造(zào)技術的總稱,集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層製造技(jì)術、數控技術、材料科學、電子(zǐ)束、激光(guāng)等技術於一身,可以自動、直接、快速、******地將設計思想轉變為具有(yǒu)一定功能的原型或直接(jiē)製造零件,從(cóng)而為零件原型製作、新設計思想的校驗等方麵(miàn)提供了一種高效低成本(běn)的實現手段。學術界稱之(zhī)為(wéi)增材製造,大(dà)眾和傳媒界稱之為3D打印。
AM技術主要具有以下(xià)幾個(gè)突出的特點:
(1)直接。從原材料的粉材、絲材直接成形出來,形狀可以是任意複雜的三維零件(jiàn),直接跨越(yuè)了傳統的鑄造、鍛造(zào)、焊接等工藝,還跨越了粗(cū)加工的過程,直接到精加(jiā)工,這是AM技術***主要的特點;
(2)快速。物流環節少,製造工序少(shǎo),製造周期加快;
(3)綠色。跟直(zhí)接密切相關,中間的過程少了(le),基礎零件不再被(bèi)反複地加熱、冷卻(què),所以能耗就(jiù)低了;
(4)柔性。AM技術可以充分發揮設計師的想象力,設計師的自(zì)由(yóu)度大,可以設計出(chū)任意結構的零件;
(5)數字化、智能化為製造業的變革帶(dài)來了可(kě)能,因(yīn)為AM技(jì)術發展使傳統(tǒng)的流水(shuǐ)線、大(dà)工廠生產模式有網絡化(huà)的可能性。故把這種新技術說成(chéng)是具有直接、快速、綠色(sè)、柔性、數字化、智能化特點的(de)AM技術。兩種典型LAM技術的成形原理及其特點 LAM技術按其成形原理可分為兩類:
(1)以同步送粉為技術特征的激光熔(róng)覆沉積(Laser Cladding Deposition,LCD)技術;
(2)以粉床鋪粉為技術特征的選區激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技術。下麵(miàn)著重概述這兩種典型LAM技術(shù)的成形原理及其特點。
1 LCD技術成形原理及特點
LCD技術是快速成(chéng)形技術的疊層累加原理和激光熔覆技術的有(yǒu)機結合,以金屬粉末為成(chéng)形原材料,以高能束的激光作為(wéi)熱源,根據成形零件CAD模型分層切片(piàn)信息的加工路徑,將(jiāng)同(tóng)步送給的金屬粉末進行逐層(céng)熔化、快速凝固、逐層沉積,從而實(shí)現整個金屬零件的直接製造。LCD係統主要包括:激光器、冷水機、CNC數控工作台、同(tóng)軸送粉噴嘴、送粉器及其他輔助裝置。
在多年的(de)打拚(pīn)中不斷完善,不斷改(gǎi)進,不斷創新,在實踐中積累了豐富的經驗與掌握了特殊的加工工藝,無(wú)論從高精密機械樣機(jī)加工,高精密零件加(jiā)工,高精密模型樣機加工(gōng),北京cnc數(shù)控加工,北京夾具工裝加工 ,尺寸(cùn)精度還是外觀品質都令客戶拍手。所做產品受到諸多國內(nèi)外(wài)知名(míng)企業的好評,產品(pǐn)遠銷東南亞。
LCD技術集成了(le)快速成形技術和激光熔(róng)覆技術的特點,具有以下優(yōu)點:
(1)無需模具,可生產用傳統方法難以生(shēng)產甚至不能生產的複雜形狀的零件;
(2)宏(hóng)觀結(jié)構與(yǔ)微(wēi)觀組織(zhī)同步(bù)製造,力學(xué)性能(néng)達到鍛(duàn)件水平;
(3)成(chéng)形尺寸不受限製,可實現大尺(chǐ)寸零件的製造;
(4)既可定製化(huà)製造生物假體,又可製造功能梯度零件;
(5)可對失效和受損零件實現快 速修複,並可實現定向組(zǔ)織的修複與製造。
主(zhǔ)要缺點:
(1)製造成本高;
(2)製造效率低;
(3)製造(zào)精度較差,懸臂結構需要添加相應(yīng)的支撐結構。
2 SLM技術成形原理和特點
SLM技術是以快(kuài)速原型製造技術為基(jī)本原理發展起來(lái)的******激光增材製造技術。通過專用軟件對零件三維數模進行切片分層(céng),獲得各截麵的(de)輪廓數(shù)據後,利用高能激光束根(gēn)據輪廓(kuò)數據(jù)逐層選擇性(xìng)地熔化金(jīn)屬粉末,通過逐層鋪粉,逐層熔化凝固堆積的方式,實現三維實體金屬零件(jiàn)製造。選區(qū)激光熔化係統主要(yào)由激光器及輔(fǔ)助設備、氣體淨化係統(tǒng)、鋪粉係統、控製係統4部(bù)分組成。 SLM技術具有以下優點(diǎn):
(1)成形原(yuán)料一般為金屬粉末,主要包括不鏽鋼、鎳基高溫合金、鈦合(hé)金、鈷-鉻合金、高強鋁合金以及難熔金屬等;
(2)成形零件精度高(gāo),表麵稍經打磨、噴砂等(děng)簡單後處理即可(kě)達到(dào)使用精度要求;
(3)適用於打印小件;
(4)成形零件的力學(xué)性(xìng)能(néng)良(liáng)好,一般力學性能優於鑄件,不如(rú)鍛件(jiàn)。
主要缺點:
(1)層(céng)厚和光(guāng)斑直徑很小(xiǎo),導致成形效率很低;
(2)零件大小會受到(dào)鋪粉(fěn)工作箱大小的限製,不適合製(zhì)造大型的整體零件;
(3)無法製造梯度功能材料,也無法成形定向晶組織,不適合對失效零件的修(xiū)複。
國內外激光增材製造技術的(de)***新研究進展
1. 國內外LCD技術***新研究進展
國內(nèi)外(wài)對於LCD技術的工(gōng)藝研究主要集(jí)中在如何(hé)改善組織和提高性能。美國OPTOMEC公司和Los Alomos實驗室、歐洲宇航防務(wù)集團 EADS等研(yán)究機(jī)構針對不同(tóng)的材料(如鈦合金、鎳基高溫合(hé)金和(hé)鐵基(jī)合金(jīn)等)進行了工藝優(yōu)化(huà)研究,使成形件缺陷大大減少,致密度增加,性能接近甚至超(chāo)過同種材料鍛(duàn)造水平。例如,美國空軍研究實驗(yàn)室Kobryn等對Ti6Al4V激(jī)光熔覆(fù)沉積成形 工藝進行了優化, 並研究了熱處理和熱等靜壓對成形件微(wēi)觀組織和性能(néng) 的影響,大大降低了組織內應(yīng)力,消除了層間氣孔等缺陷,使成形件沿(yán)沉積方向的(de)韌性和高周疲勞性能達到了鍛件水平。
德國漢諾威激光研究 中心Rottwinkel等 利用感應加熱對基(jī)體提前預熱的方法解決了高溫合(hé)金成形過程熔覆層開裂的(de)問題,並應用於高溫合金葉片的(de)成形和修 複。在國內, 北京航空航(háng)天大學陳博等主要研究了鈦合金零件的LCD 工藝, 並通過熱處理製度的優(yōu)化,使鈦合金成形件組織得到(dào)細化, 性能明顯提高,成功應用於(yú)飛機大型承力結(jié)構件的製造, 西安交通大學葛江波(bō)、張安峰和李滌(dí)塵等則通過單道-多道-實(shí)體遞進成形試驗(yàn),研(yán)究了工藝參數對鐵(tiě)基合金和鎳(niè)基合金材料 成形件的(de)尺寸精度、 微觀組(zǔ)織和力學性能的影(yǐng)響規律(lǜ), 並實現了對(duì)成(chéng)形零件的(de)******成形(xíng)和高性能成性一體化(huà) 控形(xíng)控性 製造。
LCD技術在零件(jiàn)修複領域也得到了(le)廣泛應用, 美國(guó)Sandia******實驗室和空軍(jun1)研究實驗室、 英(yīng)國Rolls-Royce公司、 法國Alstom公司以及德國Fraunhofer研究所等均對航空發動機渦輪葉片和燃氣輪機葉片(piàn)的激 光熔覆修複工藝進行了研究並成功實現了(le)定向晶(jīng)葉片的修複,如圖1(a) 所示(shì)。此外,美國國防部研發的移 動零件醫院,如圖1(b),將LCD技 術應用於戰場環境,可以對戰場破損零件 (如坦克鏈輪、傳動齒輪和軸類零件(jiàn)等) 進行實時修複,大大提高了戰場環(huán)境下的機動性。
同時,利用LCD技術,通過混合粉末或控製噴嘴同時輸送不同的粉 末(mò), 可以成形金屬-金屬和金屬-陶瓷等功能梯(tī)度材料。美國裏海大學 的Fredrick等 研究了利(lì)用LCD技術製造Cu與AISI 1013工具鋼梯度 功能材料的可行性, 通過工(gōng)藝優化(huà)以及利用Ni作為中間過渡層材料,解(jiě)決了梯度材料成形過程(chéng)中(zhōng)兩相不相容(róng)和熔覆層(céng)開裂(liè)的問題。美國南衛理公會大學的MultiFab實驗室利用LCD技術成功製造了同時具有縱向和橫向梯度(dù)的金屬-陶瓷複合材料 零件,如圖2(a)所示。斯洛文尼亞馬裏堡(bǎo)大學也對Cu/H13梯度材(cái)料的LCD工藝進行了研(yán)究,得到了無裂紋的Cu/H13梯度材料,且試樣拉伸強度高於普通鑄造銅(tóng),如圖2(b)所示。
此外,美國Sandia******實(shí)驗室和密蘇(sū)裏科技大學等研究(jiū)機構也分別研究了Ti/TiC、Ti6Al4V/In 625和In 718/Al2O3等不同材料的功能梯度零件(jiàn)LCD成形工藝(yì)。國(guó)內方麵(miàn),西北工業大學楊海鷗、黃(huáng)衛東等研究了(le)316L/Rene 88DT梯度材料的LCD成形工藝,並總結了熔覆層微觀組織和硬度隨(suí)著梯度材(cái)料不同(tóng)成分含量(liàng)變(biàn)化而變化的規律。西安交通大學解航、張安峰等(děng)進行(háng)了Ti6Al4V/CoCrMo功(gōng)能梯度(dù)材(cái)料的LCD研究。此外(wài),北京有色金屬研究院席明哲等研究了316L/鎳基(jī)合金/Ti6Al4V的成形工藝,沈陽理工大學田鳳傑等則研究了梯(tī)度材料LCD成形同軸送粉噴嘴的設計。 LCD設備的升級和改進也是國 內外研(yán)究的(de)熱點之(zhī)一。
美國(guó)密蘇裏科技大學Tarak等(děng)開發了LAMP加工係統,將LCD技術和CNC切削技術結合(hé),在機床主軸上(shàng)安裝激光頭(tóu),從而實現對熔覆成形後的零件實時加工,提高了(le)生產效率,同時保證 了零件精度。同樣來自美國南(nán)衛(wèi)理公會大學MultiFab實驗室的研究人員將五軸聯動技術應用於LCD,通過工作台擺動旋轉調(diào)整,從而克服懸(xuán)臂件加工支撐的問題,可以成形各類複雜懸臂零件。德國DMG MORI公司 開(kāi)發的LaserTec 65同樣將五軸聯(lián)動(dòng) 切削加工與(yǔ)LCD結合起來,用於複雜(zá)形(xíng)狀模具、航空異形冷卻流道等零件的加工製造。國內對於LCD設(shè)備 的研究較少, 目前西(xī)安交通大學正(zhèng)在研製一台五軸聯動(dòng)激光增材(cái)-減(jiǎn)材一體(tǐ)化成形機。
2 國內外SLM技術***新研究進展
在SLM成形工藝方麵,國內外研究者在缺陷控(kòng)製、 應力控製(zhì)、成形微觀組織演變和提高成(chéng)形件力學性能等方麵(miàn)開展(zhǎn)了(le)大量研究(jiū)工作。德 國弗朗霍弗研究所 (Fraunhofer, ILT)研究(jiū)人員在SLM成形不同臂厚 的AlSi10Mg雙懸臂梁時, 對基板進行預(yù)熱, 發(fā)現當預熱溫(wēn)度為250℃時, 有(yǒu)效地降低了因溫度梯度產生(shēng)的熱應力, 將成(chéng)形件與基板分離後,不同臂厚的雙懸臂梁均未發生(shēng)變形和開(kāi)裂。利茲大學的Olakanmi等(děng)總結了近年來世界範圍內(nèi)針對鋁合(hé)金SLM成(chéng)形的工藝、微觀組織(zhī)和力(lì)學性能的研究成果。
曼徹斯特大學的Majumdar等研究了316L不鏽鋼粉末SLM成形過程中微觀組織的變化規律(lǜ),發現試件上表麵由於熱量沿各(gè)個方向散熱為等軸晶顯微組織,試件下部由於熱積累效應生(shēng)長為粗大柱狀組織,且能量密度越大,晶粒越大。拉夫堡大學的Mumtaz等在SLM成形Inconel625薄壁件時(shí),采用脈衝整形技術改變脈衝周(zhōu)期內的能(néng)量分布,有(yǒu)效減少了成形過程中的粉末飛濺,改善了成形件的表麵質量。國內華南理工大學、華中科技大學、西(xī)安交通大學和蘇州(zhōu)大學等在SLM成形工藝方(fāng)麵也做了大量研究(jiū)。例如(rú),蘇州大(dà)學的錢(qián)德宇等對(duì)SLM成形(xíng)多孔鋁合金進行了研究,分析了多孔鋁合金的表麵形貌、孔隙率、顯微組織、相組成(chéng)及微觀力學性能,發現激光功率為130W時,孔(kǒng)隙率***大且多孔鋁合金晶粒尺度達到納米級別;激光功率變化對多孔鋁合金的納米硬度影響較大。
華南理工大學的劉洋等采用SLM成形了間隙尺(chǐ)寸為0.2mm的一係列傾斜角度的間隙特征,研究了成形厚度、傾斜角度和能量輸入等工藝參數對間隙大小的影響,並成形了免組裝的折疊算盤,如圖(tú)3所示。 同時,國內外增材製造相關研究機構及企業也一(yī)直在致力於SLM設備的研發。自(zì)德國Fockele & Schwarze (F&S)與德國弗朗霍弗研究所(suǒ)(Fraunhofer, ILT)聯合研製出******台SLM設備以來,SLM技術及設備研發(fā)得到迅速發展。
國外對SLM設備的(de)研發主要集中在德國、美國、日本等******,目前這些******均有專業生產SLM設(shè)備的公司,如德國的EOS、SLM Solutions、Concept Laser公司;美國的3D Systems公司和日本的Matsuura公(gōng)司等。德國EOS公司推出了EOS M100/M290/M400、EOSINT M280、PRECIOUS M080型SLM設備,其(qí)中EOS M400型SLM設備***大成形尺寸為400mm×400mm×400mm。SLM Solutions公司研發(fā)的SLM 500HL型(xíng)SLM設備***大成形尺寸為(wéi)500mm×280mm×365mm。2015年,德國弗朗(lǎng)霍夫研究所(Fraunhofer, ILT)和Concept Laser公司聯(lián)合研發出Xline2000R型SLM設備,其***大(dà)成形尺寸達到800×400mm×500mm。
目前,日本Matsuura公司研製(zhì)出了金屬光造(zào)型複合加(jiā)工設備LUMEX Avance-25,該設備(bèi)將金屬(shǔ)激光成形和切削加工結合在一起,激光熔化一定層數粉(fěn)末後,高速銑削一次,反複進行這樣的工序,直(zhí)至整個零件加工完成,從而(ér)提(tí)高了成(chéng)形件的表(biǎo)麵質量和尺寸精度,與單純的金(jīn)屬粉(fěn)末激光選區熔化技術相比,其加工尺(chǐ)寸精度(dù) 小於±5μm,圖4為金屬(shǔ)光造型複合加工原理示意圖,圖5為SLM技術與SLM+銑(xǐ)削加工複合技術成(chéng)形結果對(duì)比。國內方麵,華中科技大(dà)學、華(huá)南理工大學、西北(běi)工(gōng)業大學和西安(ān)交(jiāo)通大學等(děng)高校在SLM設備的研發方麵(miàn)做了大量的研究工作。其中,華南理工(gōng)大(dà)學激光(guāng)加工實驗室與北京隆源公司(sī)合作研製了***新一款DiMetal-100型SLM設備,成形致密度近乎****的金屬零件,表(biǎo)麵粗糙度Ra小(xiǎo)於(yú)15μm,尺(chǐ)寸精(jīng)度達0.1mm/100mm。
2016年,華中科技大(dà)學武漢光電******實驗室的(de)激光******製造研究團隊率先在國際上研製出成形尺寸為500mm×500mm×530mm的4光束大尺寸(cùn)SLM設備,首次在SLM設(shè)備(bèi)中引入雙向鋪粉技術,成形效率高(gāo)出同類設備20%~40%。
高性能金屬零件(jiàn)激光增材製造技術的***新研究進展
1 超聲振動輔(fǔ)助LCD對IN718沉積態組織與性能的影響(xiǎng) LCD是***為重要的(de)增材製造技術之(zhī)一(yī),然而高溫(wēn)合金和高強度鋼等材(cái)料的LCD零件內部容易產(chǎn)生應力、微氣孔(kǒng)和微裂紋(wén)等缺陷,這些問題(tí)嚴重製約了其在航空航天、生物醫(yī)療等領域的應用步伐。借鑒超聲振動在鑄造、焊接(jiē)領域中的(de)除氣、細(xì)化晶粒、均勻組織成分、減小殘餘應(yīng)力的作用,超聲振動被引入到LCD係統中,以獲得高性(xìng)能的金屬成形件。圖6為(wéi)超聲振動輔助LCD係統(tǒng)示意圖。
超聲振動輔助(zhù)LCD IN718的試驗結果(guǒ)表明(míng):施加超聲振動後,成形件的表麵粗糙度和殘餘應力得到顯著改善,微觀組織得(dé)到(dào)細化,其抗(kàng)拉強度和屈服強度得到提高;與未施加超聲(shēng)振動相比,當超聲頻率為17kHz、超聲功率為44W時,在x和y兩個方向(xiàng)上殘(cán)餘應力分別降低了47.8%和61.6%,屈服(fú)強度和抗(kàng)拉強度略有提高,延伸率和(hé)斷麵收縮率分別達到29.2%和45.0%,即延伸(shēn)率和斷麵收縮(suō)率分別是鍛件標準的2.4倍和3倍。這些結果表明超聲振動輔助LCD為獲得高質(zhì)量和高性能的LCD件提供了一種有效途徑。
2 感應輔助LCD
DD4定向晶修複(fù)DZ125L葉片(piàn)的研究LCD高溫合金時,高溫合金具有很高的(de)裂紋敏感性(xìng),裂紋一般表現為沿晶界開裂,並(bìng)順著沉積方向(xiàng)擴展,嚴重影響高溫合金的力學性能。而利用感應(yīng)加(jiā)熱來輔助LCD能夠很好地解決(jué)這些問(wèn)題(tí)。通過感應加熱可有效減(jiǎn)小基體與熔覆層之間的溫度梯度,一方麵可以(yǐ)消除(chú)微觀缺陷(微氣孔和夾渣等);另一方麵可以有效消除高(gāo)溫合金裂紋(wén)的形成。故感應輔助LCD技術可有效提高高溫合金定向凝固組織的性能(見圖7)。 通過感應加熱來(lái)控製DD4實體(tǐ)成(chéng)形過程中的散熱方向和正溫度梯度,可以獲得(dé)完整均勻外延生長的DD4柱狀(zhuàng)定向晶(jīng)。
此外,在感應加熱輔助LCD DD4實體成形過程中,柱狀晶一次(cì)枝晶間距的大小也發生了顯著的變化,如圖8所示,感應(yīng)加熱1200℃時,柱狀(zhuàng)晶一次枝晶平均間距為15.2μm,無感應加熱時經曆的柱(zhù)狀晶一次枝晶平均間距為2.5μm,柱狀晶(jīng)一次枝晶間距增大了5倍(bèi),且柱狀晶一次枝晶(jīng)之(zhī)間的橫向晶界和裂紋完全消失,這(zhè)對於提高DD4定向晶修複DZ125L葉片的高(gāo)溫性能具有重要意義,因為(wéi)對於高溫合金DD4在1200℃高溫下(xià),柱狀晶一次枝晶間距(jù)變(biàn)大(dà),晶界減少,對提高(gāo)DD4高溫性能是非常(cháng)有利的(de),為LCD DD4柱狀晶修複DZ125L定向晶葉(yè)片奠定了基礎。
3 CuW功(gōng)能梯度複合材料的LCD工藝研究
用傳統熔滲法或混粉燒(shāo)結法生產的銅鎢電觸頭,在使用過程中(zhōng)存在的一個主要問題是疲勞裂紋及掉渣現(xiàn)象(見圖9),即抗電弧侵蝕能力較差。從(cóng)銅和鎢兩種材料的物理性(xìng)質而言,雖然銅的熔(róng)點僅為1083℃,沸點為2595℃,但銅對激光具有高反射高導熱的特點;而鎢(wū)的熔點則(zé)高達3422℃,沸點為5655℃。銅鎢兩者(zhě)的熱物理特性相差太大,鎢的密度和沸點是銅的兩倍多,鎢的熔點(diǎn)是銅的3倍多,在鎢還未熔化時,銅已經(jīng)汽化了,需要足夠高的(de)功率密度才能進行銅(tóng)和鎢(wū)的LCD試驗。因此,采用感應輔助LCD技術,可成(chéng)形CuW功能梯度材料零件(見圖10),成形零件具有(yǒu)良好的綜合力學性(xìng)能(néng)。
本試驗重點研究CuW複合材料感(gǎn)應輔助LCD的成形工藝,解決Cu的高導熱、對激光的高反射率問題,研究CuW材料(liào)LCD的潤(rùn)濕機製(zhì)、缺陷形成(chéng)機製(zhì),使成(chéng)形的CuW複合材料滿足使(shǐ)用的力學性能和電學性能要求(qiú)。 試驗結果顯示,在(zài)感應加熱溫度為400℃的(de)條件下,試樣的成形質量***好。隨(suí)後在400℃預熱銅基板上 成形W的 質量分數分 別為50%、 60%、70%和 80%的CuW 複合(hé)材料(見圖11),以(yǐ)及在CuW複(fù)合材料成 形工藝參數的(de)基礎(chǔ)上,成形了CuW 功能梯度材料,並(bìng)分(fèn)析 了CuW梯度複合材(cái)料的顯微組織(zhī)和W顆粒分布的均勻性。掃描電鏡照片(piàn)顯示在W的含量為70%和80%時,W顆粒分布(bù)比較均勻,但所有成形試(shì)樣(yàng)中都存在極(jí)少量微氣孔,進一步試驗表明,激光表麵重熔工藝可(kě)以有效減少成形(xíng)試樣中的氣孔。
4 送粉氣純度對激光熔覆
Fe314修複40Cr組織與(yǔ)性能的影響與惰性氣體相比,氮氣可以通過氮氣(qì)發生(shēng)器從空(kōng)氣中製取,更適用於野外、工礦、能源動力等多變(biàn)複雜環境下失效零件的快速應急修複,使設備快速恢複正常使用,可(kě)以節約資源、降(jiàng)低經濟損失,具有重要(yào)的(de)工程應用價值。選(xuǎn)用99.999%N2、99.5%N2、98%N2 3種不同純度的氮(dàn)氣(qì)送粉,在無保護的大(dà)氣環境中進行激光熔覆Fe314修複40Cr試驗,探討(tǎo)送粉氣的(de)純度對修複零件組織(zhī)與性能的影響,為熔覆修複係統選擇合適純度氮氣發生(shēng)器確(què)定科學依(yī)據(jù)。
試驗結果表明:在一定(dìng)範圍內,隨著氮氣純度的降低,熔覆層組織殘留的夾渣物略有增加,但對修複後的力學性能影(yǐng)響很小,采用純度98%~99.5%的氮氣發生器完全滿足修複性能(néng)要求。3種不(bú)同純度(dù)氮氣送粉氣條(tiáo)件下Fe314修複40Cr試樣 的抗拉強度均不低於1001MPa,延伸率不低於10%,硬度約HV0.2430,均(jun1)超過基體的力學性能。圖12為采用Fe314激(jī)光熔覆修複40Cr中碳鋼齒輪零件的案例(lì),熔覆層與基(jī)體為冶金結合,結合麵處力學性能大於(yú)40Cr本體,可(kě)以實現野外及工況環境下齒類件零(líng)件(jiàn)的(de)快速應(yīng)急修複。
高性能金屬零件LAM技術作為(wéi) 一種兼顧******成形和高性能成性需求的一體化製造技術,已(yǐ)經在航空(kōng)航(háng)天、生物醫學、汽車高鐵(tiě)、產品開發等領域顯(xiǎn)示了廣闊和不可替代(dài)的應用前景。但是,相比於傳統鑄鍛焊等熱加工技術和機械(xiè)加工等冷加工技術,LAM技術的發展曆史畢竟才30年,還存在製造成本高、效率低、精度較差、工藝裝備研發尚不完善等(děng)問題,尚未進入大規模(mó)工業應用,其技術成熟度相比傳統技術還有很大差距。特別(bié)是LAM專用合金開(kāi)發的滯後、LAM構(gòu)件無損檢測方法的不完(wán)善以及相關(guān)LAM技術係統化、標準化的(de)不足,在很(hěn)大程度上製約了LAM技(jì)術在工業領域的應(yīng)用。
除此之外,LAM合金的力學(xué)性(xìng)能和成形幾(jǐ)何精度控製也(yě)遠未達到理想狀態,這一方麵來自於對這些合金在LAM和後續熱處理過程中(zhōng)的控形和控(kòng)性機理的研究和認識不夠係統深入,另一(yī)方麵(miàn)來自於對LAM過程的控製不夠精細。這(zhè)也意味著,對(duì)於(yú)LAM技術,仍有大量的基礎和應(yīng)用研究工作有(yǒu)待進一步完善。增材製(zhì)造以其製(zhì)造原理的突出優勢成為具有巨大發展潛力的******製造技術,隨著(zhe)增材製造設(shè)備質量的大(dà)幅度提高,應用(yòng)材料種類的擴展和製造效率與精度的提高,LAM技術必將(jiāng)給製造技術(shù)帶來革命性的發展。
作者:張安峰 (教授,博士生導師,主要從事激(jī)光增材(cái)製造(3D打印)技(jì)術及其裝備,高性能金屬零件增材製造技術及其再製造修複工程等方麵的研究。 *基金項目:******重點專項高性能金屬結構件激光(guāng)增材製造控形控性研究高性能金屬零件激(jī)光增材製造(zào) 技術研(yán)究進展******自然科學基金項目;陝西省科技(jì)統籌(chóu)創新工程計劃項目)