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激光选区熔化增材制造专用球形金属粉末制备技术现状及对比

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激光选区熔化增材制造专用 球形金属粉末制备技术现状及对比
■ 文 ／李 礼 戴 煜
１ ． 湖 南 顶立 科 技 有 限 公 司 ２ ． 湖 南省 新 型热 工装 备 工程 技 术 研 究 中 心
相 对 十 减 材 制造 、 等材 制 造、 粉 末冶 金等 传统 制 造技 术 而 言 ， 增 材制
化事尺寸 。
会 包含 一些 孔， 孔 内通常 含 有部 分雾 化 气体如 氦气 ； 仔在坩 埚漏 嘴 的 污染和旋转 圆盘变形的 风险 ， 尤其在牛 ｌ
产 高 温 合 金 或 活 性 粉 术 时 问题 更 加 突
该项技 术的 局限性 在于 ： 粉末 中
Ｉ ＲＥ Ｐ 法（ 图２ ） 的 机 理 可 简 单 描
光 选 区熔 化增 材 制造 技 术 （ Ｓ Ｉ Ｍ）
流 从坩埚或浇 汁也浇ｆ ｛
迷 旋 转 的
能同『 Ｉ ｌ ｆ 满 足 纯 度 高、 少 兀 心 、 ｊ Ｉ Ｊ ｌ ｛ 粉（ 心最件） 、 牝度 分ｍ带、 球 肜 瞍 高、 氧含塌低 、 流动性 好干 ¨ 松 俊ｒ
等要 求。 理 想 的 激 选 熔 化 增 材 制
造 々川粉 体
ｌ 昕示。
窄、 流 功性 ＆ ｆ 等： 特 ， 粉 术粒 径 Ｉ Ｉ 】 通过
与推广 。 粉 体材料 ， 其际上 已经成 为制
ｆ Ｊ ， Ｓ Ｉ Ｍ技术 发展 的芙键 技 术瓶 颈 。 本
文主要概 述 了 目前 冈 ｌ 外几种主 流的 金 属 增 材 制造 专 用粉 体 材 料 制 备 技
发２ ４ ０ ０ ０ ｒ Ｐｍ与 ６ ０ ０ ０ ０ ｒ Ｐ ｍ超 高 转 速 等 离子 旋转 雾化 制粉 技 术及装 备 （ 如 图３ 所示 ） ， 攻克 ｒ ＰＲＥＰ 法 细 粉 收 得 率 低的技术 难题 ， 为Ｓ ＬＭ提 供 矗 纯 洁
图２ ＰＲ Ｅ Ｐ法制粉示意图
提高ｔ 乜 ｆ 『 殳 捧直 径 极 限转述 ， 降 低 粉 末 颗 粒 尺 寸、 实 现 俸 料 无缝 连 接 技 术， 提 高 粉 术产 能 、 智 能 控 制 系 统 升级 等 是 末 来ＰＲＥＰ 技 术 镟 艟 的 趋势 。 湖南 顶立科技宵 限公司 （ 以 Ｆ 简 称“ 顶 科 技” ） 通过 自主 创新 ， 研 制开
术专 用粉 体定义
材 料仃 ｆ ｌ 』 Ｉ 要求？ 岂者 根 Ｋ期Ｓ Ｉ Ｍ 工 艺 摸 索 得 通 用 定 义 ， ［ Ｉ 『 Ｊ 尺 ¨ ｒ
ｌ ５～６ ０ Ｉ ｎ 的 金Ｉ 源自 哑 粒｛ 洋， 冲』 Ｉ ｔ Ｊ －
注度 ， 拱 被 誉 为 人类历 Ｉ 殳一 第３ 次 工业技 术革命” 。 “ 所 所 见即所得” 是 对该项 技术优势 的最好诠 释。 其中 ， 激
极
的ｆ ｆ 亡 势 ： 粉末 粒 度 分布 更集 巾， 均 匀 性妤 ； 粉 末基 本 小存 存 空心 粉 、 卫 星 粉， 纯 度更高 、 灭 杂少 ； ＿ 粉 末增 氧 黾更 低。 当然 ， ＰＲＥＰ 法 也有 自身的 限 ： 受 限于高速旋转 动密封、 人 电 流 传
输、 碳刷设计 、 振 动 偏 心 等 相 关 技 术 瓶 预． 该， Ｊ ‘ 法 的细粉 收 得率 （ 一 ３ ２ ． ５ ¨） 还 难 以达 列 气雾 化 的 水 平 。
造 技 术 有短 短 剑 ３ （ ） 年 的时 间 ， 但 足却在 界范 周内获得 Ｊ 极高的 关
一
、
激光 选 区熔 化增材 制造 技
激 光 选 区 熔 化 增 材 制 造 对 粉 体
二 ．激 光选 区熔化 专 用球 形 金 属粉末制备技术
１ ． 旋 转雾化 法
旋转窍 化浊址 接熔 化高述 旋转 的 金 幅俸 料的 － 端， 或 将熔 融 液
术， 分析＿ ｒ金 属增 材 制造 々 粉体 材 ＿ 料 制备 技 术的 现状 及最 新进 展 ， 评 述 各 自的 优缺 点 ， 以 期为 专业 从事 金 增材 制造的企业 提供参考 。
图１ 理想的激 光选 区熔化增 材制造专用粉体 Ｓ Ｅ Ｍ 图
口
Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
旋转 载 体的转 速与 直 来控 制 ， ｌ ［ １ 是
受 限于 载体转 速 ， 目前 该 法 细 粉 收 得
率 低。
（ １ ） 等 离子 旋 转 雾化 法 （ Ｐ Ｒ Ｅ Ｐ法 ）
通 常 为 网盘 形 ， 雾 化室 的惰 性 气体 通 常 采用氦 气， 以增 加冷却速率 ， 减小雾
艇 使 盒 液流 旋 转 离心 Ｊ 的 川 卜 破 成小液 滴 ， 随Ｊ 怏述 凝㈨ 形 成 金属 粉 术。 离心 劣化 法 制箭的 粉
术ｌ 衔球 形 Ｊ 『 、 ｝ 术 、 牝 分 ｒ １
其具 有较 高 的 成形精 度 、 良好 的表 面 质量， 已经 成 为 当 前 金 属增 材 制 造 （ ３ Ｄ打 印） 领域 研究的 热点 ＿ 『 ］ ‘ 向。 忸 足， ＳＬＭ技 术 对 粉 体 材 料 性 能 要 求 较高， 围ｌ Ｊ 、 Ｊ 技术 还 无法 实现 人舰模 稳 定生 产 ， 夫 部分 粉体 材 料 只能依 赖进 Ｉ Ｉ ， 价 格 高 昂， 造 成ＳＬＭ技 术 的 使 『 Ｉ ］ 成 本嚼 高 小下 ， 难 以进 行大 模 普 及
述为 ： 以等 离子 束 为热 源 ， 金 属 或 合 金 为 自卡 毛 电极 ， 电极端部 经 ｆ — Ｊ 轴 等离 子 体熔 化， 存［ Ｊ 身 高速 离心 力与 表面
张 力的 作 ＿ ［ ｝ ｊ 下 得 到 球 形 粉 体…。 与 气 雾化 技 术 卡 目 比， ＰＲＥ Ｐ 法 工 艺 不 以 高 速 惰 性 气 流 接 分 散 金 属 液 流雾化， 因 此 可 以 避 免 气 体 雾 化 法 中出现 的“ 伞效 应” ， 具 有 以 明 显

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金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展

金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展

第35卷，增刊V bl-35SuppI em e nt红外与激光工程I n丹ar ed a nd I，as er E n gi n eer i ng2006年l O月O ct．2006金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展吴峥强，来克娴(广东轻工职业技术学院机械与电子工程系，广东广州510300)摘要：选区激光熔化(s L M)是为了直接获得致密的金属零件而发展起来的一种新型快速成型工艺。

该方法利用直径30～50L I m的聚焦激光束，把金属或合金粉末逐层选区熔化，堆积成一个冶金结合、组织致密的实体。

其外形不需进一步加工，经抛光或简单表面处理就可直接作模具或工具使用。

阐述了目前SL M设备、工艺、软件等方面的现状、发展及应用。

关键词：金属零件直接制造；快速成型：选区激光熔化中图分类号：T N249文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增C．0399．06St at us a nd deV el opm e nt of r api d pr ot o姆pi ng t echnol ogy ofm et a l par t s by se l ect i V e l as er m el t i ng、肌J Zhe ng-qi a ng，L A I K e-x i an(M cch扑ical卸d E l ect ri ca l En gi nee—n g D epanm ent，G u锄gdong L唔ht In d u st f y Tcc h nj c al coll ege，G啪gzI lou510300，C hi na)A bst r ac t：Se l ec t i V e l as er m e l t i ng(SLM)i s a new deV el oped r a pi d prot ot ypi n g t echnol og y，w hi ch is dri V e n by t he need t o obt ai n hi曲-dens i t y m et al par t s di re ct l y．A m et al bod y w i t h m e t a l l ur gi ca l j oi nt and hi gh dens i t y is pr odu ced by SL M，w i t h a pr o cedu r e of se}ec t i V e m el t j ng l a yer-by-l a ye r f or m et al o r a110y pow der，by usi ng a f ocus ed l aser beam w i t h di a m e t er of30～50“m．T he produc t s c an be us ed as m oul ds o r t oo l s aR er pol i s hi ng o r s i m pIe s urf．ace t re a t m e nt w i t hout ot he r m ach i ni ng．The pre s ent s t a t us，deV e l opm e nt and a ppl i cat i ons of SL M t echnol o gy haV e been expou nded i n t he a spec t s of SL M eq ui pm ent，t ech ni q ue and soR w ar e．K ey w or ds：D i r ec t m anu f act uri ng of m et al par t s；R api d pr ot ot ypi ng；S e l e ct i V e l as er m eI t i ng0引言快速成型(R api d Pr ot ot ype，RP)技术是通过材料添加法直接制造实体模型的技术总称，已经被广泛地用于缩短产品生产周期。

激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展

激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展


一、激光选区熔化成形技术简介
激光选区熔化成形技术是一种将粉末材料逐层堆积成形的工艺方法。在加工 过程中，高能量密度的激光束对金属粉末进行扫描和熔化，并在短时间内快速冷 却凝固，逐层堆积成复杂的三维零件。该技术具有高精度、高速度和高效率等特 点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
二、发展现状
3、铝合金选区激光熔化成形的 力学性能与显微组织
选区激光熔化成形的铝合金材料具有较高的强度和硬度，同时具有良好的耐 磨性和耐腐蚀性。研究者们通过研究不同工艺参数对铝合金显微组织和力学性能 的影响，揭示了显微组织和力学性能之间的内在。例如，通过优化工艺参数，可 以得到细小的晶粒和均匀的相分布，从而提高材料的力学性能。
1、铝合金粉末制备与特性
选区激光熔化成形铝合金的关键之一是制备高质量的铝合金粉末。目前，铝 合金粉末的制备方法主要包括雾化法、机械合金化法、化学法等。其中，雾化法 作为一种常用的制备方法，得到的粉末具有球形度高、粒径分布窄、成分均匀等 优点。然而，雾化法也存在一定的局限性，如设备成本高、生产效率低等。因此， 研究不同制备方法对铝合金粉末特性的影响，有助于优化选区激光熔化成形的材 料体系。
激光选区熔化成形技术的发展现状 及研究进展
目录
01 一、激光选区熔化成 形技术简介
02 二、发展现状
03 三、研究进展
04 四、结论
05 参考内容
激光选区熔化成形技术（Selective Laser Melting，SLM）是一种重要的 金属加工和增材制造技术。自20世纪90年代初问世以来，该技术在全球范围内得 到了广泛和研究。本次演示将介绍激光选区熔化成形技术的发展现状及研究进展。
参考内容
随着制造业的快速发展，选区激光熔化成形（Selective Laser Melting, SLM）技术作为一种先进的金属成形方法，在近年来得到了广泛和应用。该技术 主要利用高能量激光束对金属粉末进行逐层选择性熔化，实现复杂形状零件的近 净成形。铝合金作为一种轻质、高强、耐腐蚀的材料，在航空、航天、汽车等领 域具有广泛的应用前景。本次演示将综述近年来选区激光熔化成形铝合金材料体 系的研究进展，主要包括以下几个方面：
选区激光熔化技术发展现状及在民用飞机上的应用

选区激光熔化技术发展现状及在民用飞机上的应用

102航空制造技术·2015 年第 4 期TECHNOLOGY FRONT选区激光熔化技术发展现状及在民用飞机上的应用*中国商飞上海飞机制造有限公司 丁红瑜 孙中刚 初铭强 黄 洁 王丰超国内在SLM 技术的研究上也取得了一定的进展，不过相比之下，国内的发展还不够成熟，要实现在民用飞机上的应用，仍有大量的工作要做，例如解决SLM 成形本身的技术问题，研究成形件后续处理工艺技术，并编制相关标准规范制度，进行结构件的适航认证等。

Development and Application of Selective Laser Melting Technology inCivil Aircraft（3） 由于增材制造快速凝固的特点，成形件组织细密、性能优异。

（4） 零件生产流程短，工序简化，节省了大量加工时间，特别适用于小批量零件生产试制和产品零部件维修更换等需要快速响应的场合。

基于上述优点，自增材制造技术问世以来便引起了学术界和工业界的广泛关注，并在汽车、模具、航空航天业等领域获得了应用，并被认为是第三次工业革命和工业4.0时代来临的代表性革新技术。

金属零件增材制造技术根据粉末材料的送进方式可分为同轴送粉和粉末床两种。

同轴送粉激光增材制造法又称直接金属激光烧结法（Direct Metal Laser Sintering，DMLS），该方法成形效率高，能够制造大尺寸金属零件的激光增材制造技术（俗称3D 打印）是从20世纪80年代发展起来的一项先进制造技术。

增材制造的基本原理是根据零件的CAD 模型进行切片分层处理，采用数控系统控制工作台按照分层软件设定的丁红瑜上海飞机制造有限公司研发工程师，主要从事民用飞机增材制造技术及金属材料近净成形、热处理等方面的研究。

路径进行扫描，通过激光熔化金属粉末层层叠加获得近净成形零件。

增材制造技术的优点主要有：（1） 增材制造技术可优化结构设计，拓展设计人员思路。

受传统制造手段、加工方法的制约，很多优秀的设计理念难以实现。

选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势

选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势

选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势Abstract：Selective laser melting is a new technology developed in 1980s. The parts made by this technology have high density，high accuracy，good mechanical properties and chemical properties. The principle and characteristics of the selective laser melting technology is introduced，and the development status of the technology in production equipment and production technology at home and abroad is summarized. The main research directions of selective laser melting equipment are as follows：the laser type，the size of focusing spot，the way of laying powder，powder thickness and so on. The methods of improving the spheroidization of metal powder and crack pore are put forward：changing the power and sweep rate of the laser emitter or preheating the metal powder can improve the powder spheroidization；changing the environmental oxygen content，scanning rate and powder thickness can increase the density of parts. On the this basis of which，some constructive suggestions about slow production rate of equipment，and defects in powder performance and imperfect production chain are put forward.Keywords：casting process and equipment；selective laser melting；forming principle；technical characteristics；development status；development trend快速成型技术是20世纪80年代发展起来的一种新型的制造技术，该技术是将零件三维模型切片处理，逐层堆积，最终叠加成三维实体零件的过程。