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Effects of CNTs Addition on Microstructure and Properties of Pure Copper Prepared by LPBF
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作者 Yang Laixia Zhang Longbo +4 位作者 Xie Qidong Zhang Yanze Yang Mengjia Mao Feng Chen Zhen 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第1期27-34,共8页
Copper manufactured by laser powder bed fusion(LPBF)process typically exhibits poor strength-ductility coordination,and the addition of strengthening phases is an effective way to address this issue.To explore the eff... Copper manufactured by laser powder bed fusion(LPBF)process typically exhibits poor strength-ductility coordination,and the addition of strengthening phases is an effective way to address this issue.To explore the effects of strengthening phases on Cu,Cu-carbon nanotubes(CNTs)composites were prepared using LPBF technique with Cu-CNTs mixed powder as the matrix.The formability,microstructure,mechanical properties,electrical conductivity,and thermal properties were studied.The result shows that the prepared composites have high relative density.The addition of CNTs results in inhomogeneous equiaxed grains at the edges of the molten pool and columnar grains at the center.Compared with pure copper,the overall mechanical properties of the composite are improved:tensile strength increases by 52.8%and elongation increases by 146.4%;the electrical and thermal properties are also enhanced:thermal conductivity increases by 10.8%and electrical conductivity increases by 12.7%. 展开更多
关键词 laser powder bed fusion(lpbf) Cu-CNTs composites mechanical property thermal conductivity
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LPBF成形GH4099直接时效热处理工艺优化研究
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作者 韩思雨 王玉健 +2 位作者 申红斌 步贤政 王志敏 《航天制造技术》 2025年第1期43-49,共7页
本文旨在探讨直接时效温度和时间对沉积态GH4099合金中γ′强化相析出行为及其对合金显微硬度和力学性能的影响,并通过调控直接时效温度和时间优化γ′强化相的析出,从而提高合金的性能。采用不同直接时效温度(700℃、750℃、800℃、850... 本文旨在探讨直接时效温度和时间对沉积态GH4099合金中γ′强化相析出行为及其对合金显微硬度和力学性能的影响,并通过调控直接时效温度和时间优化γ′强化相的析出,从而提高合金的性能。采用不同直接时效温度(700℃、750℃、800℃、850℃)和不同直接时效时间(0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h、10 h、12 h、16 h)处理沉积态GH4099合金,利用扫描电子显微镜和Image-Pro Plus软件分析γ′强化相的尺寸、数量和形态。同时,通过Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)方程计算γ′强化相粒子的粗化速率,并测试了合金试样和试棒的显微硬度和力学性能。研究结果表明,随着直接时效的进行,γ′强化相聚集长大,沉积态GH4099由欠时效状态逐渐转变为过时效状态,750℃×4 h处理后显微硬度值最高,为458.27HV0.5,此外研究发现,提高时效温度,可以改善GH4099的塑性,850℃处理时GH4099的断后延伸率最高,约为26%。 展开更多
关键词 lpbf GH4099 直接时效 工艺优化
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基于逐块有限元方法TA15钛合金LPBF成形应力与变形模拟及试验研究
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作者 张晓杭 黄雪莹 +4 位作者 冉兴 王哲 唐诚江 徐伟 路新 《铸造》 2025年第11期1464-1475,共12页
为实现TA15钛合金激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的应力与变形精确控制,提升高性能件的制造质量,提出了一种基于热-力间接耦合的改进型逐块有限元模型,并从工艺参数、扫描策略、支撑结构等多个维度进行了系统模拟分析与试验验证。结果... 为实现TA15钛合金激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的应力与变形精确控制,提升高性能件的制造质量,提出了一种基于热-力间接耦合的改进型逐块有限元模型,并从工艺参数、扫描策略、支撑结构等多个维度进行了系统模拟分析与试验验证。结果表明,相较于传统逐点模型,逐块模型温度与应力场计算耗时缩减了56%~83%,模拟结果误差控制在5%以内;相较于逐层模型,逐块模型保证了温度与应力场的模拟精度。此外,不同成形参量下最大残余应力和最大变形量的预测值与试验值也较为接近。研究成果为LPBF成形钛合金复杂零件的应力/变形调控和高质量制造设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 TA15钛合金 激光粉末床熔融(lpbf) 逐块有限元法 残余应力 变形
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Effect of CNT content on microstructure and tribological properties of CNTs/AlSi10Mg composites by LPBF
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作者 Li-yi Jiang Chao-yi Shen +6 位作者 Ting-ting Liu Chang-dong Zhang Xiang Su Wei-wei Xu Bo-xiang Wang Zhi-xiang Qi Wen-he Liao 《China Foundry》 2025年第4期439-448,共10页
In this study,carbon nanotubes(CNTs)/AlSi10Mg composite parts with CNTs contents ranging from 0.0 to 2.0wt.%were successfully fabricated via laser powder bed fusion(LPBF)with laser scan speeds ranging from 900 to 1,90... In this study,carbon nanotubes(CNTs)/AlSi10Mg composite parts with CNTs contents ranging from 0.0 to 2.0wt.%were successfully fabricated via laser powder bed fusion(LPBF)with laser scan speeds ranging from 900 to 1,900 mm·s^(-1).Uniform dispersion of CNTs in the powders can be achieved when their content is below 2.0wt.%.In the LPBF samples,the morphology of the CNTs is found to be directly related to their content.Especially,the length of CNTs in samples prepared by LPBF increases as the CNT content increases.The length of CNTs is approximately 200-300 nm in the 1.0wt.%CNTs/AlSi10Mg composites and approximately 500-1,000 nm in the 2.0wt.%CNTs/AlSi10Mg composites.The hardness of the composites reaches its highest value of 143.3 HV when the CNTs content is 1.0wt.%and the laser scan speed is 1,300 mm·s^(-1).It is found that the self-lubricating properties of the CNTs improve the tribological properties of the composites.The coefficient of friction(CoF)and wear rate of the samples decrease with increasing CNT content.At a CNTs content of 2.0wt.%,the CoF and wear rate of the composite decrease by approximately 14%and 30%,respectively,compared to the unreinforced matrix.The presence of CNTs leads to a more complete and refined network microstructure within the samples.Both the CNTs and the aluminum carbide contribute to the Orowan mechanism and the Hall-Petch effect within the matrix. 展开更多
关键词 carbon nanotubes(CNTs) aluminum matrix composites laser powder bed fusion(lpbf) HARDNESS coefficient of friction(CoF)
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Cu和TiH_(2)复合添加对LPBF-AlSi10Mg合金的显微组织及力学性能的影响规律研究
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作者 龚莉铭 杜瑞博 +2 位作者 李越 温浪 龙帅 《铝加工》 2025年第5期23-30,共8页
为提升LPBF制备AlSi10Mg合金的力学性能,系统研究了Cu和TiH_(2)的协同添加效应。通过调控Cu与TiH_(2)质量分数,结合激光功率、扫描速度和扫描间距等参数优化,开展了显微组织、硬度和拉伸性能测试。结果表明,当Cu元素质量分数为1%时,合... 为提升LPBF制备AlSi10Mg合金的力学性能,系统研究了Cu和TiH_(2)的协同添加效应。通过调控Cu与TiH_(2)质量分数,结合激光功率、扫描速度和扫描间距等参数优化,开展了显微组织、硬度和拉伸性能测试。结果表明,当Cu元素质量分数为1%时,合金硬度显著提高,TiH_(2)质量分数在1%时可实现强度和断后伸长率的同步提升。随着TiH_(2)质量分数继续增加,虽硬度进一步提高,但延展性显著下降。研究构建了Cu和TiH_(2)对AlSi10Mg合金强化机制的定量关系,为高性能铝合金增材制造提供理论支撑与优化路径。 展开更多
关键词 选择激光熔融 AlSi10Mg CU TiH_(2) 力学性能
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基于热弹塑性本构模型的LPBF全尺寸热-力耦合数值模拟研究
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作者 李峻荣 曹流 《金属加工(热加工)》 2025年第12期132-144,共13页
激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)是金属增材制造技术中的重要分支,具有个性化、自动化等优势。然而,在逐层制造过程中由于残余应力不断积累,易引发变形、断裂、疲劳等问题,限制了其进一步应用。为预测金属增材制造件的位... 激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)是金属增材制造技术中的重要分支,具有个性化、自动化等优势。然而,在逐层制造过程中由于残余应力不断积累,易引发变形、断裂、疲劳等问题,限制了其进一步应用。为预测金属增材制造件的位移和残余应力,借助开源有限元求解代码JAX-FEM,开展基于热弹塑性本构模型的LPBF全尺寸热-力耦合数值模拟研究。其中,根据能量守恒定律确定等效激光功率、等效激光半径及扫描速度,简化计算模型、减少计算时间;通过修改制件底面的应力状态实现模拟制件从基板上切割分离的过程,并预测了应力释放的影响。分析扫描策略与速度对LPBF热-力耦合行为的影响,对比发现,采用水平Z形扫描策略相较于垂直扫描策略所产生的最大位移降低了24.0%,最大残余应力降低了13.6%;当扫描速度从0.8m/s增大到1.6m/s时,产生的最大位移降低了6.4%,最大残余应力降低了5.2%。该研究有助于为调控LPBF残余应力和变形提供科学指导。 展开更多
关键词 全尺寸热-力耦合 激光粉末床熔融 残余应力 变形 应力释放 数值模拟
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基于路径质量评估算法的LPBF分区扫描策略 被引量:1
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作者 王楚 李佳奇 +2 位作者 刘洋 汤辉亮 龙雨 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第12期2243-2251,共9页
针对激光粉末床熔融的路径难以适应复杂零件特征,且无法有效识别路径的填充质量,造成打印质量差这一问题,提出了一种以零件薄弱区域为特征的分区扫描算法及路径填充质量评估算法。首先,在数据处理的过程中,根据构成切片轮廓的三维点数据... 针对激光粉末床熔融的路径难以适应复杂零件特征,且无法有效识别路径的填充质量,造成打印质量差这一问题,提出了一种以零件薄弱区域为特征的分区扫描算法及路径填充质量评估算法。首先,在数据处理的过程中,根据构成切片轮廓的三维点数据,使用间距均匀的平行线对轮廓进行了扫描,计算了交点间的距离,并对零件中的薄弱区域进行了特征识别与提取;然后,使用提取出的薄弱区域作为零件分区依据,对切片轮廓进行了求交运算,得到了新的切片轮廓并划分了区域,对每个子区域进行了路径填充,并使用路径生成时的点数据进行了路径尖角识别及填充质量评估;最后,对常用的平行线路径、轮廓偏置路径、棋盘分区路径等,采用相同参数打印了同一个零件,并利用超景深显微镜对打印的零件进行了三维形貌测量。研究结果表明:该分区算法减少了对2个薄弱区域的分割,没有形成新的薄弱区域,说明填充质量识别算法可以有效识别路径的尖角及填充情况,保证零件薄弱区域的打印质量,并有效提高零件整体的打印质量。 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 选择性激光熔化 路径规划 路径评估 分区路径 增材制造 零件薄弱区域
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去应力退火对LPBF TC4合金在1%NaCl溶液中的腐蚀行为影响
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作者 肖梓萌 韩剑阳 +2 位作者 王泽鑫 夏春智 周慧玲 《现代交通与冶金材料》 CAS 2024年第4期80-86,共7页
本文利用电化学阻抗谱和动电位极化曲线研究了去应力退火对激光粉末床熔融(LPBF)技术制备的TC4钛合金在1%NaCl溶液中的电化学行为,并采用Mott-Schottky测试、X射线光电子能谱仪对其表面钝化膜进行了分析。结果表明:LPBF TC4合金由针状α... 本文利用电化学阻抗谱和动电位极化曲线研究了去应力退火对激光粉末床熔融(LPBF)技术制备的TC4钛合金在1%NaCl溶液中的电化学行为,并采用Mott-Schottky测试、X射线光电子能谱仪对其表面钝化膜进行了分析。结果表明:LPBF TC4合金由针状α'/α马氏体组成,而800℃去应力退火后的组织为α+β双相结构;去应力退火导致LPBF TC4钛合金的耐蚀性降低,极化电阻降低,腐蚀电流密度和钝化电流密度增加。退火处理前后LPBF TC4钛合金的钝化膜均为n-型半导体,但去应力退火后合金的载流子密度增加,且钝化膜中TiO2的含量降低,导致合金的耐腐蚀性能降低。 展开更多
关键词 腐蚀电化学 钝化膜 TC4钛合金 激光粉末床熔融
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Improving the superelastic wear resistance of laser powder bed fusing(LPBF)Ni-rich NiTi alloys by mechanical training
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作者 Qingquan Zhang Weikang Sun +5 位作者 Yuting Liu Zhenglei Yu Shijie Hao Lishan Cui Luquan Ren Zhihui Zhang 《Friction》 2025年第10期97-109,共13页
Superelastic NiTi alloys produced through laser powder bed fusion(LPBF)hold great promise in advancing wear-resistant transmission devices for aerospace and related applications.However,limited research on their wear ... Superelastic NiTi alloys produced through laser powder bed fusion(LPBF)hold great promise in advancing wear-resistant transmission devices for aerospace and related applications.However,limited research on their wear behavior and strategies for enhancing wear resistance raises concerns about their future application prospects.In this study,a straightforward yet highly effective pre-strain treatment method is introduced,resulting in a nearly twofold improvement in the wear resistance of LPBF-fabricated NiTi alloys.This method prunes microstructure characteristics,influences the martensitic transformation process that improves cyclic compression superelasticity and transforms the distribution characteristics of adhesion stress acting on the indenter during wear processes,thereby effectively enhancing wear resistance.Additionally,the present study proposes an analytical model that establishes a link between superelastic metal cyclic compression characteristics and wear behaviors,providing insight into the wear characteristics,especially for adhesive wear patterns of superelastic metals including LPBF-fabricated NiTi alloys through analysis of cyclic compression curve.This research contributes to the fundamental understanding of wear resistance mechanisms in superelastic engineering materials and opens avenues for further optimization in related applications. 展开更多
关键词 NiTi alloy laser powder bed fusion(lpbf) WEAR SUPERELASTICITY microstructure
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激光粉末床熔融AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金TPMS点阵结构吸能性能研究
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作者 王康帅 韦辉亮 +3 位作者 吴越峰 石家铭 刘婷婷 廖文和 《机械工程学报》 北大核心 2026年第3期176-189,共14页
针对激光粉末床熔融(LPBF)传统合金三周期极小曲面(TPMS)点阵结构强塑性难以协同的难题,系统研究了Al Co Cr Fe Ni_(2.1)共晶高熵合金LPBF工艺及其TPMS点阵结构的力学性能。最优参数组合时Al Co Cr Fe Ni_(2.1)共晶高熵合金弹性模量达25... 针对激光粉末床熔融(LPBF)传统合金三周期极小曲面(TPMS)点阵结构强塑性难以协同的难题,系统研究了Al Co Cr Fe Ni_(2.1)共晶高熵合金LPBF工艺及其TPMS点阵结构的力学性能。最优参数组合时Al Co Cr Fe Ni_(2.1)共晶高熵合金弹性模量达255 GPa,压缩屈服应力达1348 MPa,抗压强度达2520 MPa,压缩应变超25%。微观组织表征结果表明,其具有FCC(130~250 nm)/BCC(20~30 nm)双相纳米片层结构,元素偏聚形成异质界面协同强化。通过制造Diamond、Gyroid、Primitive三种TPMS结构及BCC桁架结构,揭示了点阵构型、相对密度和单胞尺寸结构参数对准静态压缩性能的影响规律。弹性模量、屈服应力及吸能均与相对密度正相关,Diamond、Gyroid和Primitive结构最大吸能分别达2369 J、2062 J和1096J。弹性模量与屈服应力随单胞尺寸增大呈线性增长,平台应力和吸能同步提升。Gyroid、Primitive结构在40%相对密度时比弹性模量的峰值分别达到47.8 GPa/kg、46.9 GPa/kg。相对Gyroid、Primitive、BCC构型,Diamond结构综合性能最优,比弹性模量达到72.6 GPa/kg,比吸能达38.7 J/g。与316L不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金同类TPMS点阵综合对比,可知Al Co Cr Fe Ni_(2.1)点阵结构具有更为优异的强度-塑性匹配性能,在极端载荷条件下的高承载与吸能方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 共晶高熵合金 TPMS点阵结构 lpbf增材制造 吸能性能
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多重热处理对增材制造合金组织演变及力学性能影响
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作者 袁帅 汪鑫 +2 位作者 张冬云 李健民 张宝鹏 《冶金与材料》 2026年第2期60-62,共3页
现有GH4169镍基高温合金热处理制度设计主要基于传统铸造、锻造工艺,难以直接应用于增材制造。文章以激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)成形GH4169高温合金为研究对象,提出了均匀化+固溶+双时效、热等静压+固溶+双时效和真... 现有GH4169镍基高温合金热处理制度设计主要基于传统铸造、锻造工艺,难以直接应用于增材制造。文章以激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)成形GH4169高温合金为研究对象,提出了均匀化+固溶+双时效、热等静压+固溶+双时效和真空热处理+固溶+双时效三种多重热处理制度,对比了三种制度对GH4169合金组织演变和高温力学性能的影响。研究表明,在第一步热处理的温度较低或降温速度较慢时,GH4169合金内部将产生具有粗大γ''相的深色晶粒;三种热处理制度制备的GH4169试样抗拉强度和屈服强度非常接近,而热等静压试样的断裂延伸率最高,在650℃、700℃和750℃分别达到23.7%、15.5%和12%,综合性能最优;在传统固溶+双时效热处理工艺前增加高温HIP处理,有利于提高合金的力学性能。文章为GH4169合金专用热处理制度的设计提供了可行的方案,对LPBF制造GH4169合金的进一步发展和应用,起到了促进作用。 展开更多
关键词 GH4169 lpbf 高温力学性能 高温合金
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电化学抛光对激光粉末床熔融纯Mo降解行为的影响
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作者 李旭卿 张士达 +3 位作者 魏福兰 姜秀丽 张建华 尹瀛月 《金属加工(热加工)》 2026年第1期51-58,共8页
激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)技术是定制化多孔纯Mo结构的重要技术。然而,LPBF成形纯Mo试样仍面临表面粗糙度值高及耐蚀性差等问题。电化学抛光(Electrochemical Polishing,ECP)是LPBF成形纯Mo的主要环保型后处理工艺... 激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)技术是定制化多孔纯Mo结构的重要技术。然而,LPBF成形纯Mo试样仍面临表面粗糙度值高及耐蚀性差等问题。电化学抛光(Electrochemical Polishing,ECP)是LPBF成形纯Mo的主要环保型后处理工艺。研究了不同ECP抛光状态对LPBF成形纯Mo的表面粗糙度及降解特性的影响。结果表明:经电化学抛光处理后,试样表面粗糙度由4.55μm显著降低至1.05μm;相比原始态试样,抛光后试样腐蚀电流密度降低了78.4%。失重率从大到小顺序为:原始态>半抛光>抛光,且随着浸泡时间增加,失重率逐渐增加。溶液pH值波动≤0.5,验证了降解过程未引发局部酸化,符合生物医用材料要求。通过采用ECP处理Mo基材料表面,为合理调控其植入体的降解行为及降解速率的均匀性提供了重要理论依据。 展开更多
关键词 纯Mo 激光粉末床熔融(lpbf) 电化学抛光 降解行为
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退火对激光粉末床熔融AlCoCrCuFeNi高熵合金磁性能和力学性能的影响研究
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作者 胡绪照 张电宝 +3 位作者 徐震霖 陈翔霖 方芳 夏爱林 《机械工程学报》 北大核心 2026年第3期235-247,共13页
热处理相变是影响增材制造高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)磁性能和力学性能的关键因素。采用激光粉末床熔融(LPBF)3D打印技术成功制备了等原子比AlCoCrCuFeNi HEAs并系统研究了不同温度(600~1100℃)退火工艺对其微观组织演变、磁... 热处理相变是影响增材制造高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)磁性能和力学性能的关键因素。采用激光粉末床熔融(LPBF)3D打印技术成功制备了等原子比AlCoCrCuFeNi HEAs并系统研究了不同温度(600~1100℃)退火工艺对其微观组织演变、磁性能和微观力学性能的影响。结果表明,打印态合金为随机取向的柱状晶沿熔池外延生长,由有序BCC基体相和少量FCC析出相组成。随着退火温度的升高,合金经历回复和再结晶过程,FCC相逐渐从BCC相基体中析出并占据主导地位,析出和再结晶行为协同影响合金的微观组织结构。打印态和退火态合金均表现出优异的力学性能,且随着退火温度的升高,纳米硬度和维氏硬度呈现出先增加后减小的趋势;当退火温度为600℃时,试样纳米硬度和维氏硬度最大,分别为9.57GPa和692.6 HV。试样具有优异的半硬磁特性,且随着退火温度的升高饱和磁化强度(Ms)、矫顽力(Hc)呈现先增大后减小的趋势,磁晶各向异性常数(k1)呈现先增加后减小又增加的趋势;当退火温度为600℃时Ms和Hc均具有最大值,分别为60.12A·m2/kg、7.16 kA/m。本工作可为后续通过退火工艺调节高熵合金的微观结构和综合磁学性能提供一定的研究思路。 展开更多
关键词 AlCoCrCuFeNi高熵合金 lpbf 热处理 微观组织 磁性能 纳米/维氏硬度
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基于拓扑优化的襟翼支架增材制造研究
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作者 常青青 唐玲苑 +1 位作者 古冰杰 周建阳 《机电工程》 北大核心 2026年第2期382-390,共9页
针对拓扑优化设计后复杂结构制造难、设计与制造匹配度低等问题,以航空襟翼支架为对象,对拓扑优化设计与激光粉末床熔融(LPBF)增材制造的协同创新进行了研究。首先,运用Altair Inspire软件,以刚度最大化为优化目标,对航空襟翼支架进行... 针对拓扑优化设计后复杂结构制造难、设计与制造匹配度低等问题,以航空襟翼支架为对象,对拓扑优化设计与激光粉末床熔融(LPBF)增材制造的协同创新进行了研究。首先,运用Altair Inspire软件,以刚度最大化为优化目标,对航空襟翼支架进行了拓扑优化设计,获取了兼具力学性能与轻量化优势的镂空状结构方案;然后,基于LPBF技术原理,借助Print3D模块对优化后的支架开展了增材制造工艺仿真,通过模拟打印过程,预测并解决了潜在制造问题;最后,开展了实际打印实验,将理论设计转化为物理实体,验证了设计与制造的匹配性。研究结果表明:拓扑优化后,支架质量从206.61 g减至67.38 g,减重比例高达67.39%,其最小安全系数1.3、最大位移0.26 mm和最大米塞斯应力320 MPa均可以满足设计要求;实际打印重量为67.67 g,与理论数值相比,误差仅为0.4%,关键装配面尺寸偏差小于±0.15 mm。该研究实现了拓扑优化设计与增材制造工艺的高度匹配目标,显著提高了材料利用率,为具有复杂内部结构和独特形状的设计制造提供了有效方案。 展开更多
关键词 机械制造工艺 增材制造 激光粉末床熔融 Print3D模块 襟翼支架 拓扑优化 Altair Inspire
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Laser powder bed fusion of biodegradable Zn-4 Cu alloy:Processing,microstructure and properties
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作者 WANG Han-dan ZHAO Yang +3 位作者 DONG An-ping HE Lin SHUAI Ci-jun GAO Cheng-de 《Journal of Central South University》 2026年第1期66-77,共12页
Zn's natural degradability and biocompatibility make it a promising candidate for implants,however,its mechanical properties remain insufficient for bone applications.In this study,the performance of Zn was enhanc... Zn's natural degradability and biocompatibility make it a promising candidate for implants,however,its mechanical properties remain insufficient for bone applications.In this study,the performance of Zn was enhanced by developing Zn-Cu alloys via laser powder bed fusion(LPBF).Optimal LPBF parameters for forming stable tracks were achieved by adjusting laser power and scanning speed.Under optimized conditions of 100 W and 100 mm/s,high density(99.58%)Zn-Cu alloys with improved hardness(68.2 HV)and yield strength(160 MPa)were achieved.These improvements are attributed to solid solution strengthening,segregation strengthening,and grain refinement.The Zn-Cu alloys also demonstrated favorable degradation behavior,with a rate of 0.16 mm/year.This degradation is primarily driven by micro-galvanic corrosion between the CuZn 5 phase and Zn matrix,along with refined grains and increased grain boundary density.This work demonstrates a viable strategy for fabricating Zn-based implants with enhanced structural integrity and mechanical performance via LPBF. 展开更多
关键词 laser powder bed fusion(lpbf) Zn-Cu alloys microstructure mechanical properties BIODEGRADATION
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扫描策略对激光选区熔化GH5188合金组织及力学性能的影响
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作者 孙达 吴浩 +4 位作者 宋长虹 朱玉平 谢君 梁静静 李金国 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期60-69,共10页
系统研究长直线与短直线扫描策略对激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)成形GH5188高温合金微观组织及力学性能的影响。金相与扫描电镜结果表明:两种扫描策略均形成由柱状晶与等轴晶共同组成的混合组织。短直线策略的熔池熔深较... 系统研究长直线与短直线扫描策略对激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)成形GH5188高温合金微观组织及力学性能的影响。金相与扫描电镜结果表明:两种扫描策略均形成由柱状晶与等轴晶共同组成的混合组织。短直线策略的熔池熔深较小,因重熔不足而中心区保留更多的小晶粒,使平均晶粒尺寸得到进一步细化(17.17μm)。相比之下,长直线策略的热流方向更稳定,柱状晶外延生长更充分,沿构建方向形成更强的〈001〉织构,平均晶粒尺寸略大(20.86μm)。力学性能测试表明:两种策略成形试样的室温拉伸强度与塑性差异较小;980℃,高温拉伸强度相当,但长直线策略试样的伸长率较短直线策略提升28.6%;927℃/90 MPa持久测试,长直线策略试样的断裂时间(50.2 h±1.8 h)及塑性(10.1%±0.5%)显著优于短直线策略(45.3 h±2.1 h,7.6%±0.4%)。断面微观组织分析显示,短直线策略试样的裂纹分布更加密集,且晶界处伴随明显的碳化物析出与粗化,反映出更高的晶界损伤敏感性。断口形貌进一步验证了裂纹主要沿晶界扩展的特征。相比之下,长直线策略试样的晶粒较大、晶界数量较少,因此晶界相关的损伤与裂纹扩展明显减缓。 展开更多
关键词 激光选区熔化 钴基合金 扫描策略 力学性能 持久性能
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基于YOLO算法的激光粉末床熔融成形层形貌分类识别与成形质量预测研究
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作者 李雨露 李俊峰 +1 位作者 万章艺 魏正英 《机械工程学报》 北大核心 2026年第3期218-234,共17页
激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,LPBF)技术能够高精度制造复杂金属构件,其成形过程的质量波动与缺陷在线监测是目前研究的重点方向之一。本研究面向Ti-6Al-4V合金LPBF过程,构建了一种基于原位视觉感知的成形层形貌在线监测与... 激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,LPBF)技术能够高精度制造复杂金属构件,其成形过程的质量波动与缺陷在线监测是目前研究的重点方向之一。本研究面向Ti-6Al-4V合金LPBF过程,构建了一种基于原位视觉感知的成形层形貌在线监测与分类识别方法,可实现对成形质量的预测。首先,通过单道熔道实验系统分析不同激光功率与扫描速度组合下的熔池行为及成形层光学形貌特征,将成形层形貌依据能量密度划分为低能区、适能区与高能区,为后续分类标注建立实验基准。随后开展9组不同工艺参数的成形实验,并采集逐层成形图像,表征成形质量,构建“工艺参数—成形层形貌—成形质量”之间的定量关联。基于采集的图像数据构建多模态增强数据集(包括几何增强、噪声注入与光照调整),并采用YOLOv5s模型学习成形层光学特征与能量输入状态之间的映射关系,实现对成形质量区间的在线识别与预测。实验结果表明,模型在100个Epoch训练后,可对高、中、低能量密度形貌的识别达到97%以上准确率(m AP>0.90)。研究揭示了成形工艺参数驱动下的成形质量与成形层光学形貌之间的对应关系,为LPBF过程质量在线监测与实时调控提供了可工程化的技术路径。 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 在线监测 深度学习 成形层图像分类识别 YOLO算法 成形质量预测
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基于高通量实验的增材制造工艺快速筛选方法
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作者 吴旭东 赵毅 +3 位作者 何勇 何戈宁 王长春 黄科 《电焊机》 2026年第3期119-126,共8页
增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术在先进零部件制备中展现出显著潜力,但传统实验方法效率低,使得工艺参数筛选周期长、成本高。为解决这一瓶颈,以M350马氏体时效钢激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)工艺为研究对象... 增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术在先进零部件制备中展现出显著潜力,但传统实验方法效率低,使得工艺参数筛选周期长、成本高。为解决这一瓶颈,以M350马氏体时效钢激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)工艺为研究对象,构建了一种适用于金属增材制造的新型高通量样品制备-性能测试平台,并发展相应的工艺优化方法和策略。该体系在72小时内快速制备并测试了体能量密度(Volume Energy Density,VED)范围为90.58~277.78 J/mm3的32组工艺参数组合共96个样品,所得样品的屈服强度(Yield Strength,YS)介于1215.97~1345.37 MPa、极限抗拉强度(Ultimate Tensile Strength,UTS)介于1237.35~1447.72 MPa、延伸率(Elongation,EL)介于16.10%~28.50%。在此基础上,筛选最优工艺参数对应样品(YS=1345.37 MPa,UTS=1447.72 MPa,EL=24.77%)并对其进行了系统的微观组织表征,包括物相组成、晶体取向以及位错分析等,从而进一步验证了高通量技术在工艺优化与力学性能优化方面的有效性。本研究为M350马氏体时效钢的LPBF工艺优化提供了关键技术支撑,并为金属增材制造的快速发展和规模化应用提供可推广的技术路径。 展开更多
关键词 高通量实验 工艺参数优化 激光粉末床熔融 马氏体时效钢
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激光冲击强化在金属材料增材制造中的应用研究进展
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作者 刘国杰 韩泉泉 +5 位作者 张振华 武德凡 赵鹏 潘鑫磊 周留成 李明 《航空制造技术》 北大核心 2025年第23期96-114,共19页
作为增材制造的一个重要分支,激光增材制造因其高精度、高材料利用率等优势,在金属构件近净成形领域备受关注,并已广泛应用于航空航天、生物医疗等高端装备制造。然而,其固有的高冷却速率与非平衡凝固特性易诱发高幅值残余拉应力,导致... 作为增材制造的一个重要分支,激光增材制造因其高精度、高材料利用率等优势,在金属构件近净成形领域备受关注,并已广泛应用于航空航天、生物医疗等高端装备制造。然而,其固有的高冷却速率与非平衡凝固特性易诱发高幅值残余拉应力,导致孔隙、裂纹等缺陷产生,严重制约构件力学性能及工程应用。激光冲击强化是一种有效的表面强化工艺,通过高能激光诱导的冲击波效应,在材料表层形成梯度残余压应力场,改善构件的微观结构和力学性能。基于此,本文综述了激光冲击强化的原理,重点从激光冲击强化作为激光增材制造后处理、离位处理和原位处理3个方面总结了激光冲击强化在金属材料激光增材制造应用上的相关研究进展,并对激光冲击强化在该领域的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 激光冲击强化(LSP) 激光粉床熔融(lpbf) 激光直接能量沉积(LDED) 残余应力 组织与性能
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激光粉末床熔融制备Ti-6Al-4V钛合金的研究进展 被引量:1
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作者 乔元明 伍君勇 《轨道交通材料》 2025年第6期51-54,64,共5页
激光粉末床熔融(LPBF)技术作为先进的工业技术,为钛合金显微组织与力学行为的调控提供更强能力。Ti-6Al-4V钛合金因其优异的比强度、耐候性和生物相容性而备受重视。文章结合国内外研究现状,综述了LPBF技术制备钛合金的研究进展,包括工... 激光粉末床熔融(LPBF)技术作为先进的工业技术,为钛合金显微组织与力学行为的调控提供更强能力。Ti-6Al-4V钛合金因其优异的比强度、耐候性和生物相容性而备受重视。文章结合国内外研究现状,综述了LPBF技术制备钛合金的研究进展,包括工艺参数、后处理以及成形取向对微观结构特征的影响,同时也研究了后处理对成形试样力学性能的影响,为LPBF制备钛合金技术发展提供参考。 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 钛合金 显微组织 力学性能
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