一种实现镍基功能零件局部凝固组织定制的激光金属3D打印方法

    公开(公告)号:CN107876762B

    公开(公告)日:2019-07-16

    申请号:CN201711073924.4

    申请日:2017-11-05

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 本发明公开了一种实现镍基功能零件局部凝固组织定制的激光金属3D打印方法。先绘制出镍基合金凝固组织与凝固参数的对应关系图;根据关系图获得零件局部目标组织所对应的凝固参数范围;利用三维有限元传热模型计算熔池温度场,再现上述凝固参数范围,进而获得与目标组织匹配的工艺参数;按上述过程完成零件所有部位凝固组织与工艺参数匹配;对零件进行单层切片处理,获得单层随位置变化的工艺参数,直到完成零件所有层的切片与工艺参数设置;将定制化的工艺参数设置输入3D打印系统进行3D打印,获得具有定制化凝固组织的镍基功能零件。本发明通过根据零件局部组织要求,采用定制化的工艺参数,能有效实现零件局部凝固组织的定制。

    一种实现镍基功能零件局部凝固组织定制的激光金属3D打印方法

    公开(公告)号:CN107876762A

    公开(公告)日:2018-04-06

    申请号:CN201711073924.4

    申请日:2017-11-05

    Applicant: 湖南大学

    CPC classification number: B22F3/1055 B22F2003/1057 B33Y10/00 B33Y50/02

    Abstract: 本发明公开了一种实现镍基功能零件局部凝固组织定制的激光金属3D打印方法。先绘制出镍基合金凝固组织与凝固参数的对应关系图;根据关系图获得零件局部目标组织所对应的凝固参数范围;利用三维有限元传热模型计算熔池温度场,再现上述凝固参数范围,进而获得与目标组织匹配的工艺参数;按上述过程完成零件所有部位凝固组织与工艺参数匹配;对零件进行单层切片处理,获得单层随位置变化的工艺参数,直到完成零件所有层的切片与工艺参数设置;将定制化的工艺参数设置输入3D打印系统进行3D打印,获得具有定制化凝固组织的镍基功能零件。本发明通过根据零件局部组织要求,采用定制化的工艺参数,能有效实现零件局部凝固组织的定制。

    一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法

    公开(公告)号:CN110976849B

    公开(公告)日:2021-02-19

    申请号:CN201911419927.8

    申请日:2019-12-31

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 一种原位合成氧化铝颗粒增强镍基复合材料的激光3D打印方法,先将镍基合金与纯铝粉末机械球磨,并对球磨后的粉末粒径筛选,并初步优化激光3D打印工艺窗口;采用比色高温计定点记录熔池温度变化曲线,提取并计算温度曲线的平均峰值温度T、固相线与温度曲线的截距t及熔池平均冷却速率ξ;根据1.4Tm≤T≤1.8Tm,0.55s≤t≤0.95s,ξ≥3.5×103℃/s原则对工艺参数进行优化,获得的优化工艺窗口:激光输出功率为800~1200W,离焦量‑2.5mm,激光光斑直径2~3mm,扫描速度为8~14mm/s,送粉量为12‑16g/min;本发明能在成形过程中原位合成氧化铝颗粒,提高镍基成形件的力学性能。

    基于图像监测控制激光增材中凝固组织形态的方法及系统

    公开(公告)号:CN109482874B

    公开(公告)日:2019-12-20

    申请号:CN201811443200.9

    申请日:2018-11-29

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 本发明公开一种基于图像监测控制激光增材中凝固组织形态的方法及系统,该方法步骤包括:S1.在激光增材过程中实时采集熔池的图像,输出采集到的熔池图像;S2.对采集到的熔池图像进行处理,提取得到熔池的动态特征参数;S3.根据提取得到的熔池的动态特征参数预测激光增材后凝固组织形态;S4.若预测凝固组织形态不满足要求,调整激光增材过程的加工参数以调整熔池的动态特征参数至所需状态;该系统包括熔池图像采集模块、熔池图像处理模块、组织形态预测模块以及组织形态控制模块。本发明能够实现激光增材中凝固组织形态的在线监测及预测控制,且具有实现方法简单、成本低、控制效率及可靠性高等优点。

    一种实现镍基合金晶体学织构调控的准连续激光金属3D打印方法

    公开(公告)号:CN107790717B

    公开(公告)日:2019-06-14

    申请号:CN201711073906.6

    申请日:2017-11-05

    Applicant: 湖南大学

    CPC classification number: Y02P10/295

    Abstract: 本发明公开了一种实现镍基合金晶体学织构调控的准连续激光金属3D打印方法,先将激光输出设置为准连续激光模式,再对激光金属3D打印工艺窗口进行初步优化;利用有限元传热模型对初步优化参数下的熔池温度场进行计算;提取单个脉冲周期内激光关闭期间熔池移动边界的温度梯度G及冷却速率ξ,根据组织生长理论模型,计算出单个脉冲内柱状枝晶的生长长度L;根据扫描速度V与脉冲频率f比值等于0.5~0.8L的匹配原则,对激光参数进行优化,最后按优化参数进行3D打印成形,获得晶体学取向高度一致的成形零件。本发明通过调制热源输出的方式,在沿扫描方向引入对杂晶或等轴晶的有效重熔机制,获得全部柱状枝晶生长,显著提高晶粒取向的一致性。

    一种实现镍基合金晶体学织构调控的准连续激光金属3D打印方法

    公开(公告)号:CN107790717A

    公开(公告)日:2018-03-13

    申请号:CN201711073906.6

    申请日:2017-11-05

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 本发明公开了一种实现镍基合金晶体学织构调控的准连续激光金属3D打印方法,先将激光输出设置为准连续激光模式,再对激光金属3D打印工艺窗口进行初步优化;利用有限元传热模型对初步优化参数下的熔池温度场进行计算;提取单个脉冲周期内激光关闭期间熔池移动边界的温度梯度G及冷却速率ξ,根据组织生长理论模型,计算出单个脉冲内柱状枝晶的生长长度L;根据扫描速度V与脉冲频率f比值等于0.5~0.8L的匹配原则,对激光参数进行优化,最后按优化参数进行3D打印成形,获得晶体学取向高度一致的成形零件。本发明通过调制热源输出的方式,在沿扫描方向引入对杂晶或等轴晶的有效重熔机制,获得全部柱状枝晶生长,显著提高晶粒取向的一致性。

    一种激光表面熔凝提高2系铝合金抗腐蚀性能的方法

    公开(公告)号:CN107723639A

    公开(公告)日:2018-02-23

    申请号:CN201710965598.1

    申请日:2017-10-17

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 本发明公开了一种激光表面熔凝提高2系铝合金抗腐蚀性能的方法,包括以下步骤:在保护气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对2系铝合金表面进行激光熔凝处理,其中,方波的峰值功率为600~1000W,脉冲频率为10HZ~100HZ,占空比为0.3~0.6;平均激光功率为600~800W,扫描速度为8~10mm/s。本发明处理后形成的熔凝组织中,析出相呈细小球形且离散,元素均匀分布,Cu元素偏析减少,同时没有冶金缺陷,该组织能有效抵御腐蚀介质的攻击。

    一种AlxCoCrFeNi高熵合金的激光快速制备方法

    公开(公告)号:CN110961631B

    公开(公告)日:2021-02-26

    申请号:CN201911410936.0

    申请日:2019-12-31

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 一种AlxCoCrFeNi高熵合金的激光快速制备方法,分别称取1摩尔单质铁粉、钴粉、铬粉及镍粉,与若干摩尔铝粉机械球磨,对球磨后的粉末粒径筛选;将筛选后的粉末进行激光3D打印,并初步优化工艺窗口;采用比色高温计记录3D打印过程中熔池中心的瞬时温度变化;提取并计算熔池平均温度T及温度波动范围W,根据1.6Tm≤T≤2.0Tm,W≤150℃原则对工艺参数进行优化,获得的优化工艺窗口:激光输出功率为800~1000W,激光光斑直径1.5~2.5mm,离焦量‑2mm,扫描速度为7~10mm/s,送粉量为15~20g/min;本发明能快速制备出高致密、组织成分均匀的AlxCoCrFeNi高熵合金成形件。

    基于图像监测控制激光增材中凝固组织形态的方法及系统

    公开(公告)号:CN109482874A

    公开(公告)日:2019-03-19

    申请号:CN201811443200.9

    申请日:2018-11-29

    Applicant: 湖南大学

    Abstract: 本发明公开一种基于图像监测控制激光增材中凝固组织形态的方法及系统,该方法步骤包括:S1.在激光增材过程中实时采集熔池的图像,输出采集到的熔池图像;S2.对采集到的熔池图像进行处理,提取得到熔池的动态特征参数;S3.根据提取得到的熔池的动态特征参数预测激光增材后凝固组织形态;S4.若预测凝固组织形态不满足要求,调整激光增材过程的加工参数以调整熔池的动态特征参数至所需状态;该系统包括熔池图像采集模块、熔池图像处理模块、组织形态预测模块以及组织形态控制模块。本发明能够实现激光增材中凝固组织形态的在线监测及预测控制,且具有实现方法简单、成本低、控制效率及可靠性高等优点。

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