增材制造专题 
工艺参数对 LDED 成形热作模具钢熔池形貌及成形质量的影响 • 郑若璇，侯英培，万 杰，王媛媛，王一男，杨海欧，林 鑫，陈豫增 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 粉末级配处理对微滴喷射粘结成形可溶性陶瓷芯性能的影响 • 余小鹏，蒋文明，彭子伟，黄一鹤，李庆晴，樊自田 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 光固化增材制造精铸用陶瓷过滤网的高固含量浆料设计及性能研究 • 张婷婷 ，李乔磊，于孟阳 ，纪 帅 ，梁静静，PAOLO Colombo，李金国 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 正交试验法优化挤出 3D 打印水溶性盐芯的成形精度 • 夏萌呈，王 妙，张浩远，胡柏林，漆金良， 林学雄，徐 凯，刘 浩，韩光超，刘富初 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 喷蜡材料可打印性研究及蜡模尺寸精度控制 • 张 攀，汪东红，郝 新 ，马 鑫，储广金，郑 行，孙宝德 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 烧结温度与氧化锆含量对光固化 3D 打印 ZTA 陶瓷微观结构及性能的影响 • 张少明，李 鹤，徐高清 ，管大伟，李 飞 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] TiAl 合金铸造缺陷研究进展 • 刘 欢，陈沛谕，陈 旸，陈艺塬， 王 宾，魏代修，陈 光 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 试验研究 不同时效温度结合深冷处理工艺对 AlCoCrFeNi2.1 共晶高熵合金微观组织及力学性能的影响 • 柳成昊，李广龙，张斯若，刘子墨，武皓恺，曲迎东 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔模铸造全流程变形模拟预测与误差遗传机制 • 陈宇豪，尹 昊，李伟东，张祎祺，廖敦明，刘 阔 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于砂型 3D 打印的铸造工程训练 教学改革探索 • 王亚辉，吴志超，王俊敏，徐文翔，霍 肖，周 琴 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 稀土元素 Ce 对 GH4220 合金凝固过程中元素偏析和相析出行为的影响 • 李晓含，安 宁，李佳锡，谭 政，刘伟华， 贾 丹，宁礼奎，信 昕，刘恩泽 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 冷却速率与热处理对 A356.2 铝合金微观组织及力学性能的影响 • 杨安同，张宏涛，邵光保，李生仕，吴孟武 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 特高压 GIS 电流互感器壳体砂型低压铸造工艺改进 • 张冰冰，李红强，朱 广 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 自动化联体缸盖组芯线的设计及应用 • 刘 超，刘继波，李 明，陈海东，王文强，刘志豪，王圆圆 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 0.7%Mn 和 2%Mn 片状石墨铸铁中合金元素添加对力学性能和组织的影响 • 堀江皓 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
增材制造专题 工艺参数对 LDED 成形热作模具钢熔池形貌及成形质量的影响 • 郑若璇，侯英培，万 杰，王媛媛，王一男，杨海欧，林 鑫，陈豫增 激光定向能量沉积技术可实现热作模具钢复杂构件的近净成形与高效修复，在模锻、压铸等高温服役模具的制造与再制造中具有明显应用优势，但成形过程中工艺参数波动易影响熔池形貌特征，同时工艺参数的不合理匹配也易引发孔隙、裂纹等成形缺陷，从而制约成形质量稳定性。为明确工艺参数在激光定向能量沉积成形热作模具钢过程中的影响机制，本研究围绕工艺参数-熔池形貌-成形质量之间的关联关系，依次开展单层单道、单层多道及多层多道沉积试验，系统研究了主要工艺参数对熔池形貌演化行为及沉积件成形质量的调控规律。结果表明，激光功率和扫描速度主导熔池熔化深度与宽度，送粉量与前两者协同决定熔池填充状态；搭接率处于30%~50%区间时可以有效避免道间沟槽、单侧堆积及界面缝隙等缺陷；在激光比能量与送粉率适配形成的成形工艺窗口内，可保障粉末完全熔融、层间冶金结合良好且气体充分逸出，使成形件致密度达99%以上且无明显缺陷，参数偏离则会导致因能量与粉末输入失衡引发的未熔合、裂纹或匙孔等缺陷，进而劣化成形质量。该研究结果明确了工艺参数对熔池形貌的调控机制，为激光定向能量沉积成形热作模具钢的工艺参数优化及成形质量控制提供了试验依据。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 粉末级配处理对微滴喷射粘结成形可溶性陶瓷芯性能的影响 • 余小鹏，蒋文明，彭子伟，黄一鹤，李庆晴，樊自田 采用微滴喷射粘结成形技术制备可溶性陶瓷芯，分别以粉末粒径分布为17.89~74.19 μm的重质碳酸钙作为原料进行级配处理，研究了粉末粒径以及粒径分布对陶瓷芯性能的影响。研究结果表明，级配处理能有效地提高陶瓷芯的抗弯强度，选用Z1（17.89 μm）与Z3（32.54 μm）的重质碳酸钙粉末进行级配处理，可以得到的坯体抗弯强度（1.96 MPa，是未级配处理时的174%），同时得到的粉床铺粉效果。随着细粉含量增加，陶瓷芯烧结后的抗弯强度呈现出先增大后减小的趋势，当细粉含量从20%增加到30%时，抗弯强度由8.24 MPa增加到8.72 MPa，但当细粉含量进一步增加到40%时，抗弯强度却降至7.74 MPa。不同处理工艺烧结后得到的陶瓷芯浸泡在80 ℃水中30 min后即开始溃散，表现出良好的可溶性。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 光固化增材制造精铸用陶瓷过滤网的高固含量浆料设计及性能研究 • 张婷婷 ，李乔磊，于孟阳 ，纪 帅 ，梁静静，PAOLO Colombo，李金国 高性能陶瓷过滤网对航空发动机与燃气轮机高温合金精密铸造至关重要，但其传统制备工艺在实现可定制化孔隙结构方面存在局限，而光固化增材制造技术为实现高精度、可定制化的陶瓷过滤网制备提供了新的技术途径。在此制备工艺中，陶瓷浆料的固含量是决定烧结体致密度、尺寸稳定性及最终力学性能的核心因素。本研究系统探究了树脂体系与颗粒级配两大关键材料因素对高固含量浆料性能的协同调控机制。结果表明：通过调节低粘度阳离子树脂（TMPO）的比例，可有效降低体系粘度，从而为引入更高比例的陶瓷固相创造条件；同时，优化粗细颗粒级配（500 nm与1 μm）能够利用细颗粒填充粗颗粒间隙，显著提高颗粒堆积密度与固相负载量，是实现高固含量浆料的关键途径。基于上述机理，通过材料粒径配比与打印工艺的协同优化，最终成功制备出固含量55vol.%的浆料，并最终得到高精度的孔隙结构（体积密度3.61 g/cm3 ，开孔隙率1.35%）、力学性能优异（室温与高温弯曲强度分别为263.67 MPa和17.68 MPa）的陶瓷过滤网。本研究为光固化增材制造陶瓷过滤网设计了高固含量、高性能的陶瓷浆料，实现了复杂孔隙结构可控的陶瓷过滤网制备。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 正交试验法优化挤出 3D 打印水溶性盐芯的成形精度 • 夏萌呈，王 妙，张浩远，胡柏林，漆金良， 林学雄，徐 凯，刘 浩，韩光超，刘富初 以无机盐碳酸钠和氯化钠粉末为基体材料、聚乙烯吡咯烷酮为粘结剂、聚丙烯酸铵为分散剂、无水乙醇为溶剂，采用挤出3D打印技术和分步式烧结工艺制备水溶性盐芯。以挤出头内径、层高/挤出头内径、打印速度和填充方向四个关键工艺参数进行四因素三水平正交试验，通过对不同工艺参数的3D打印成形水溶性盐芯的表面粗糙度和尺寸收缩率的测量，并采用极差分析确定各个打印参数对水溶性盐芯成形精度影响的主次顺序，得到了打印参数。结果表明，挤出头内径和层高/挤出头内径比值是影响水溶性盐芯成形精度的主要因素。当挤出头内径为0.51 mm、层高/挤出头内径比值为70%、打印速度为600 mm/min、填充方向为45°时，挤出3D打印的水溶性盐芯具有较好的成形精度，其表面粗糙度为49.67 μm、尺寸收缩率为17.49%（X方向）和18.32%（Z方向）。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 喷蜡材料可打印性研究及蜡模尺寸精度控制 • 张 攀，汪东红，郝 新 ，马 鑫，储广金，郑 行，孙宝德 喷蜡3D打印技术为复杂结构铸件蜡模的快速制造提供了新的途径，本文以涡轮叶盘为研究对象，通过测试蜡料的流变、表面张力等热物理特性，对液滴的可打印性进行评估；在此基础上，提出了一种多区域协同偏差变形的控制方法，其中基准区域尺寸保持不变，并结合均匀放缩与反向变形补偿策略，对蜡模成形及冷却过程中的收缩与变形进行设计阶段控制。结果表明，所选蜡料在打印温度下的Z值为3.83，具备良好的可打印性；优化后的蜡模整体尺寸偏差可稳定控制在±0.1 mm范围内，叶片等关键区域的变形得到有效控制。本研究为喷蜡3D打印蜡模的快速、高精度制造提供了理论依据和技术支撑。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 烧结温度与氧化锆含量对光固化 3D 打印 ZTA 陶瓷微观结构及性能的影响 • 张少明，李 鹤，徐高清 ，管大伟，李 飞 光固化增材制造ZTA（Zirconia Toughened Alumina），即氧化锆增强氧化铝陶瓷很难根据标准理论解释工艺因素对性能的影响规律，本研究发现氧化锆含量和烧结温度对ZTA微观结构以及宏观性能的影响存在明显的极值现象，其中20wt.%氧化锆含量是微观结构响应的突变点，氧化锆晶粒在该添加量下明显长大（达98.4 nm），且已经开始局部连通，因此导致了较少的四方相含量，使其抗弯强度达到极低值4.97 MPa。同时，温度升高一方面有利于四方相稳定；另一方面，高温也加速了氧化锆晶粒长大，并且促进颗粒连通。结合上述两个工艺参数发现微观结构中氧化锆分散是否均匀是影响四方相保留率的主要原因。最终制得40wt.%氧化锆1 650 ℃烧结的ZTA材料，其体积密度达到了3.68 g/cm3 ，抗弯强度达28.47 MPa。该发现对于3D打印高性能ZTA陶瓷的设计具有方向性的指导，有助于对航空发动机轴承、人工髋骨关节等服役环境强度要求高的场合做出适应性调整。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] TiAl 合金铸造缺陷研究进展 • 刘 欢，陈沛谕，陈 旸，陈艺塬， 王 宾，魏代修，陈 光 TiAl合金具有密度低、比强度高及高温性能优异等特点，是航空发动机低压涡轮叶片的理想材料。但TiAl合金的高熔点与低熔体流动性导致其铸造过程易产生缩孔、缩松、气孔、偏析和裂纹等缺陷，显著降低合金拉伸、疲劳及高温蠕变性能。本文综述了铸造TiAl合金的特点与发展历程、铸造工艺对铸造缺陷及其力学性能的影响、铸造后处理工艺。研究表明，铸造工艺优化与后处理技术可有效减少缺陷、提升铸造TiAl合金的力学性能。铸造TiAl合金工程化应用仍面临诸多挑战，未来需进一步深化铸造缺陷形成机理与控制方法研究，研发智能化铸造工艺和后处理技术，完善铸件无损检测与质量评价体系，实现“合金成分—铸造工艺—缺陷控制—组织性能”一体化，推动工程化应用。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 试验研究 不同时效温度结合深冷处理工艺对 AlCoCrFeNi2.1 共晶高熵合金微观组织及力学性能的影响 • 柳成昊，李广龙，张斯若，刘子墨，武皓恺，曲迎东 以AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金为研究对象，系统探究了时效与深冷复合热处理工艺对合金相组成、微观组织及力学性能的影响，阐明了三种热处理工艺下合金的强化机制。结果表明：700 ℃时效处理或700 ℃时效和深冷双重处理下，合金均呈现FCC相与B2相交替的层片状共晶组织；深冷处理能促使FCC相中产生位错，B2相中析出BCC共格纳米相，合金强度和塑性同时得到提升；经900 ℃时效和深冷处理后，B2相向FCC相转变，且BCC纳米相异常长大，合金伸长率达到，为27.2%，但抗拉强度下降。深冷处理产生的共格纳米析出相可作为位错开动的源头，显著增加可动位错数量，有效均匀分散合金内部的应力集中，进而改善其塑性变形能力。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔模铸造全流程变形模拟预测与误差遗传机制 • 陈宇豪，尹 昊，李伟东，张祎祺，廖敦明，刘 阔 熔模铸造过程中铸件的尺寸精度控制难题一直制约着产品质量的提升，针对这一问题，构建了涵盖蜡模充型、型壳烧结及合金凝固全流程的数值模拟模型，并通过三坐标扫描与工业CT检测技术分别获取蜡模、型壳型腔及最终铸件的实际几何数据，利用三维表面配准方法对模拟结果与实测数据进行误差分析。研究结果表明，蜡模充型、型壳烧结及合金凝固各阶段的表面尺寸平均误差均低于0.8 mm，各关键工艺阶段的局部特征尺寸相对误差控制在1%以内，验证了单流程求解模型的可靠性。进一步分析揭示了误差在工艺流程中的非单调遗传机制：型壳烧结阶段因陶瓷材料烧结收缩；而在合金凝固阶段，已收缩的型腔内部发生的凝固收缩使最终铸件偏差回落，表现出多工序间变形的动态补偿效应。研究结果证实了所提全流程数值模拟方法在预测熔模铸造变形方面的可行性，为铸件尺寸精度控制提供了理论依据。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于砂型 3D 打印的铸造工程训练 教学改革探索 • 王亚辉，吴志超，王俊敏，徐文翔，霍 肖，周 琴 传统的铸造工程训练教学很难满足智能制造生产模式下的实践教学需要，通过在铸造工程训练里引入砂型3D打印技术，对传统铸造实践教学模式进行改革。以华中科技大学工程实践创新中心为例，通过升级铸造教学平台，将砂型3D打印技术和传统手工翻砂结合，从教学设备、教学内容、教学方法和教学评价等方面重新构建铸造工程训练课程，打造出体现时代特征和铸造发展趋势的铸造工程训练教学体系。改革效果明显，改革后的铸造工程训练显著提高学生工程实践能力和创新能力。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 稀土元素 Ce 对 GH4220 合金凝固过程中元素偏析和相析出行为的影响 • 李晓含，安 宁，李佳锡，谭 政，刘伟华， 贾 丹，宁礼奎，信 昕，刘恩泽 研究了稀土元素Ce对GH4220合金凝固过程中元素偏析和相析出行为的影响规律，结果发现合金中加入0.005 1%的Ce元素对合金凝固组织及元素分布规律存在较大影响。凝固初期，Ce偏聚于固液界面，降低了固液界面能，提升了枝晶干γ基体形核率，细化了枝晶干，提高了Mo、Al和Ti元素在枝晶干γ基体中的含量，降低了枝晶间的面积。凝固中后期，Ce元素偏聚于枝晶间最后凝固区域，提高了枝晶间γ基体中W的含量，降低了最后凝固区域Mo和Ti的含量，抑制了μ相和γ-γ′相的析出，促进了NiCe相、CeS相及MC碳化物的析出。此外，Ce元素还降低了晶界二次μ相的数量和尺寸，提高了枝晶干二次γ′相的数量，降低了二次γ′相的尺寸。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 冷却速率与热处理对 A356.2 铝合金微观组织及力学性能的影响 • 杨安同，张宏涛，邵光保，李生仕，吴孟武 采用差压铸造制备了A356.2铝合金汽车转向节，研究了冷却速率与热处理对转向节薄壁与厚壁部位微观组织及力学性能的影响。结果表明，高冷却速率的薄壁部位铸态组织更细小，二次枝晶臂间距为20.3 μm。铸态组织中不规则的共晶Si在固溶处理2 h内迅速熔断并球化，随后进入粗化阶段，相同固溶处理时间下薄壁部位Si相平均等效直径小于厚壁部位。α-Al基体在固溶处理后期析出大量含硅弥散相，薄壁部位弥散相密度高于厚壁部位。合金强度和伸长率均随固溶时间的延长逐渐提高并趋于稳定。时效过程中α-Al基体上析出针状β″相，合金强度较固溶态进一步提高，但伸长率逐渐减小。在固溶540 ℃×2 h+时效180 ℃×6 h热处理工艺下，合金力学性能较优，薄壁部位抗拉强度为331 MPa，屈服强度为271 MPa 伸长率为9.7%，厚壁部位抗拉强度为315 MPa，屈服强度为253 MPa，伸长率为10.3%。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 特高压 GIS 电流互感器壳体砂型低压铸造工艺改进 • 张冰冰，李红强，朱 广 针对特高压GIS用砂型低压铸造电流互感器壳体漏气问题，开展分析与工艺改进。结果表明，原工艺铸件漏气主要由于内浇口附近底法兰较早凝固，导致筒身出现一周孤立液相区，进而产生凝固缺陷。工艺改进1：直浇道垂直连接8个均布内浇道向底法兰内腔充型；底法兰向圆盘边缘设置拉筋，热处理后清理；并调整冷铁。在凝固过程仿真结果中，环形圆盘加强筋根部及内浇口附近出现孤立液相。工艺改进2：铸件毛坯上法兰内侧台阶采取斜面，加粗内浇道，对内浇口增加补贴并调整冷铁。仿真结果显示，铸件能够顺序凝固，没有缩孔缩松缺陷。按照工艺改进2开始试制并批量生产超过30件，工艺稳定。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 自动化联体缸盖组芯线的设计及应用 • 刘 超，刘继波，李 明，陈海东，王文强，刘志豪，王圆圆 为解决传统发动机缸盖铸造生产流程长、成本高、效率低及质量稳定性差等问题，设计了一条自动化联体缸盖组芯生产线并成功应用。该生产线通过设备集成与工艺优化，实现了砂芯从制备、转运、修芯、组芯、涂胶、检测、浸涂、烘干、合箱到仓储物流的全流程自动化作业。实际应用数据显示，该生产线自动化率达90%，相较于传统热芯盒生产线，制芯生产效率提升45%，制芯能耗降低60%，生产工序人员减少70%，有效解决了传统生产模式的弊端。该生产线的成功应用，实现了发动机联体缸盖铸造生产模式与工艺流程的变革，可供铸造行业自动化升级参考借鉴。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 0.7%Mn 和 2%Mn 片状石墨铸铁中合金元素添加对力学性能和组织的影响 • 堀江皓 为进一步提升高Mn片状石墨铸铁的抗拉强度，研究了石墨化促进元素（Cu、Sb、Sn）和碳化物稳定元素（Cr、V、Mo）对该铸铁冷凝白口倾向和力学性能的影响。结果表明，向高Mn试样中添加Cu可降低冷凝白口深度并提高抗拉强度。10%Cu试样具有D型石墨形态，并形成了冷硬白口。在10%Cu试样中，通过Fe-C-Cu三元相图的二元偏晶反应，从熔融铁液中形成包含MnS的球状Cu相。在添加Sb和Sn的高Mn试样中，抗拉强度没有变化，但冷凝白口深度在一定元素范围内呈降低趋势。随试样中Sb和Sn添加量增加，在共晶胞晶界分别观察到Sb和Sn的高浓度相。在添加Cr和V的高Mn试样中，冷凝白口深度和抗拉强度增加，并分别形成包含Cr、V和Mn的复合碳化物。在添加Mo的高Mn试样中，随着Mo添加量的增加，贝氏体形成量增加，并相应观察到抗拉强度的大幅增加。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]