1 燕山大学机械工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 北京航天控制仪器研究所，北京 100854
3 中联农业机械有限公司，安徽 芜湖 241000
为了分析选区激光熔化过程中工艺参数对成形件表面形貌的影响，首先基于SLM125HL打印机采用不同激光功率、扫描速度将316L不锈金属粉末打印成斜六面体试样，采用场发射扫描电镜和三维形貌仪实测了不同工艺参数下斜六面体不同位置表面微观形貌和表面粗糙度，分析了工艺参数对表面成形缺陷和粗糙度的影响。另外考虑熔道宽度、扫描间距、粉末直径以及粘粉和成形角度的影响，给出了不同位置表面理论粗糙度预测模型，在此基础上给出了表面质量和表面粗糙度控制策略。研究结果表明：熔道宽度与激光功率成正比，与扫描速度成反比，与线能量密度成正比，熔宽越大则上表面粗糙度越小；激光功率越大，侧表面温度越高，会导致侧表面与粉末床接触区域出现愈加严重的粉末球化、粘粉现象，成形件侧面粗糙度越大。
激光技术 增材制造 选区激光熔化 微观形貌 表面粗糙度 金属粉末
杭州电子科技大学 机械工程学院, 浙江 杭州 310018
为解决载气式、超声振动和惯性力等现有微输送方法在较宽输送速率范围内难以克服的角形金属粉体堵塞难题, 本文研究以超声驻波场声辐射力为驱动力, 通过悬浮分散微喷嘴内密集态粉末颗粒, 实现金属粉末的稳定微输送。以激光熔覆技术中常用且易堵塞的100目、200目和300目角形铬粉和200目角形钛合金粉为对象, 进行脉冲式和连续式两种模式的微输送精度和稳定性实验研究。实验显示, 300目角形铬粉单脉冲输送质量可控范围为0.4~16 mg且连续输送速率可控范围为6.0~65 mg/s; 脉冲微输送质量的变异系数随微喷嘴内径的增大而大幅降低(小于2%)、连续输送速率的变异系数均低于6%。实验结果表明, 声辐射力驱动微米级角形金属粉末具有较大的输送速率可控范围、输送精度、稳定性和多种角形金属粉末的普适性, 可从根本上解决角形粉末喷嘴微输送的堵塞问题。本文研究结果也可为其它尺度金属粉末和非金属粉末的微输送提供参考。
激光熔覆 金属粉末 微输送 超声驻波 声辐射力 laser cladding deposition metal powder micro-feeding ultrasonic standing wave acoustic radiation force
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 中国西电西安西电开关电气有限公司, 陕西 西安 710077
进行了W-Cu复合材料的激光直接成形实验,研究了混合粉末均匀性和W粉的形态对激光直接成形W-Cu复合材料成形质量的影响, 对成形试样的微观组织进行了分析, 并测量了成形件的致密度。研究结果表明,当混合粉末均匀性较差时, 成形气孔主要是由W粉末颗粒团聚引起, 且随着激光功率的增大, 成形气孔数量增多, 成形件的致密度减小。使用直径为54~100 μm的球形W粉,由于粉末流动性好, 成形试样的致密度大于99%; 使用直径为25~54 μm的球形W粉, 由于送粉过程中粉末飞散, 成形试样Cu、W分布不均匀, 成形试样表面凹凸不平。
激光技术 激光直接成形 复合材料 金属粉末 气孔
目前激光直写膜电阻时，所加入的辅料容易造成杂质污染，膜的厚度和粗糙度难以降低。为减少杂质污染，降低膜厚和表面粗糙度，改善激光直写微电路性能，进行了透射式激光直写金属薄膜电阻的实验研究，分析了薄膜线宽与激光光斑能量分布特点的关系，获得了线宽低于光斑直径的导电薄膜。实验表明，扫描速度的增加或离焦量的降低会导致光斑重叠率和导线宽度减小。同时，过高的功率会使薄膜受到烧蚀破坏，功率过低则难以将靶材充分熔化附着在玻璃基板上。相比之下，锌膜颗粒尺寸较为均匀，而Al /Zn混合膜的颗粒尺寸不一致。
激光技术 薄膜导线 微电路 激光直写 金属粉末
为结合金属高比冲和聚合物工质高冲量耦合系数的优点,为激光推进光船优选工质,对掺入金属粉末的聚甲醛(POM)工质在CO2激光辐照下的推进性能开展了实验研究。结果表明:在一定的条件下金属粉末能提高工质的推进性能。掺入微米铝粉的聚甲醛工质的冲量耦合系数最大值由12×10－5 N/W提高到21.72×10－5 N/W,在直筒结构的约束下,最高冲量耦合系数和比冲分别提高到61.64×10－5 N/W和727.32 s,能量利用率超过了100%,表明工质参与了化学反应。
激光推进 烧蚀模式 聚甲醛 CO2激光器 金属粉末 laser propulsion ablation mode polyformaldehyde CO2 laser metallic powder
分析了金属粉末激光选区烧结成形过程致密化机制。选择不同的参数对Fe-C混合粉末进行了激光烧结成形实验, 根据烧结件微观结构分析了金属粉末的致密化机制, 根据致密度数据分析成形参数与致密度的关系建立了数学模型。结果表明, Fe-C混合粉末在低功率激光作用下部分粉末熔化形成液相, 在液相的参与下粉末通过重排、溶解沉淀导致致密化。成形参数对致密度的影响归结于烧结过程中产生的液相量, 激光功率的增加、扫描间隔的减小、扫描速度的降低和切片层厚的减少都会提高烧结件的致密度。
激光技术 快速成形 激光烧结 金属粉末 烧结机制 致密度
分析了激光熔池的动态快速冷凝及“球化”效应机理，基于此采用激光烧结直接成形工艺对铁粉和Ni45合金粉末进行了一系列的激光烧结实验。结果表明,直接烧结单组元铁粉易出现翘曲变形和“球化效应”，成形质量不高，即使调整工艺参数获得多层烧结件，但致密度较低;而在基体上烧结Ni45合金粉末,在合适的工艺参数下获得了致密组织较好的多层烧结件，内部组织细密均匀，表面光滑平整，且与基体结合牢固。
激光技术 金属粉末 直接金属成形 球化效应 工艺参数
华中科技大学 激光技术国家重点实验室，武汉 430074
利用激光熔覆直接制造技术，采用不同的路径填充模式制备了不锈钢拉伸试样，对试样进行拉伸试验并对断口进行电镜扫描分析。结果表明，所制备的金属拉伸试样结合强度高，表现为韧性断裂，其屈服强度与断裂强度高于相近成分下常规加工方式所加工试样的相应值。激光扫描方向对拉伸性能的高低没有显著影响。拉伸试样显微组织晶粒细小，具有定向凝固特征。
激光技术 激光熔覆 激光直接制造 力学性能 不锈钢 金属粉末 laser technique laser cladding direct laser fabrication(DLF) mechanical property stainless steel metal powder
中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
以AgNO3为主盐,采用直接置换法初步制备了包覆型纳米铜-银双金属粉末,分析了工艺条件对包覆效果的影响,并用透射电子显微镜、X射线能量色散谱仪和X射线衍射仪进行了表征.实验结果表明:纳米铜-银双金属粉末为包覆型结构,平均粒径约70 nm,分散性较好,表面银的原子分数达到74.28%.在洗涤过程中加入一定量的保护剂,有效解决了纳米铜粉的氧化问题.
铜-银双金属粉末 纳米金属 包覆 置换反应
通过介绍激光选区烧结工艺中的主要金属粉末材料,指出了该工艺对金属粉末材料的要求及选择和设计原则,明确了金属粉末材料应在成形精度、成形速度、成形件强度及成本等方面与工艺相匹配,并提出了适合金属件直接快速制造的金属粉末材料的发展和改进方向.
激光选区烧结 金属直接快速制造 金属粉末 快速制造
