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複合材料鐳射增材製造技術有廣闊的應用前景, 具有非常顯著的經濟及社會效益。本書針對近年來廣受人們關注的複合材料的鐳射增材製造問題, 對其製造原理、工藝特性、成形機理及微觀組織等做了系統闡述, 並給出了相關的應用示例, 可指導相關理論研究及實際工業生產。本書內容反映了近年來複合材料鐳射增材製造技術的發展趨勢, 對推動複合材料鐳射增材製造的應用具有重要意義。
本書可供從事材料開發及鐳射增材製造領域的相關工程技術人員使用, 也可供高等院校相關專業師生閱讀參考。
第1章 鐳射加工與增材製造技術 / 1
1.1 鐳射加工的原理與特點 / 2
1.1.1 鐳射加工原理 / 2
1.1.2 鐳射加工特點 / 3
1.1.3 鐳射加工工藝 / 4
1.2 增材製造技術概述 / 10
1.2.1 增材製造技術基本概念 / 10
1.2.2 增材製造技術發展現狀 / 11
1.2.3 增材製造技術發展趨勢 / 13
參考文獻 / 14
第2章 鐳射增材製造工藝及裝備 / 15
2.1 增材製造工藝 / 16
2.2 材料的添加方式 / 20
2.2.1 預置送粉 / 20
2.2.2 同步送粉 / 21
2.2.3 絲材送給 / 29
2.3 鐳射的物理特性 / 31
2.3.1 鐳射的特點 / 31
2.3.2 鐳射產生原理 / 32
2.3.3 鐳射光束品質 / 35
2.3.4 鐳射光束形狀 / 38
2.4 雷射器 / 39
2.4.1 雷射器的基本組成 / 39
2.4.2 CO2 氣體雷射器 / 42
2.4.3 YAG 固體雷射器 / 48
2.4.4 光纖雷射器 / 51
2.5 數控鐳射加工平臺及機器人 / 55
2.6 鐳射選區熔化設備及工藝 / 62
2.6.1 鐳射選區熔化設備 / 62
2.6.2 鐳射選區熔化工藝 / 63
2.6.3 鐳射選區熔化材料 / 67
2.7 模具鋼鐳射選區熔化成形 / 69
2.7.1 SLM 孔隙形成原因 / 69
2.7.2 SLM 成形18Ni300 合金制備件 / 73
2.7.3 SLM 成形H13 合金制備件 / 77
參考文獻 / 81
第3章 複合材料鐳射熔覆層微觀-宏觀介面 / 83
3.1 陶瓷相/γ-Ni 熔覆層微觀介面結構及演變機理 / 84
3.1.1 帶核共晶組織微觀介面結構 / 84
3.1.2 鐳射能量密度對帶核共晶組織微觀介面的影響 / 86
3.1.3 帶核共晶組織微觀介面演變機理 / 92
3.2 Q550 鋼/鎳基熔覆層宏觀介面結合機制 / 94
3.2.1 宏觀介面顯微組織及元素分佈 / 94
3.2.2 熔覆層/基體介面結構演變機理 / 96
3.3 Q550 鋼/寬束熔覆層宏觀介面剪切強度及斷裂特徵 / 98
3.3.1 寬束熔覆層介面剪切試驗 / 99
3.3.2 寬束鐳射工藝參數對熔覆層剪切強度的影響 / 102
3.3.3 寬束熔覆層剪切斷口形貌及斷裂機制 / 104
參考文獻 / 112
第4章 鐳射熔覆金屬基/陶瓷複合材料 / 114
4.1 鐳射熔覆材料 / 115
4.1.1 鐳射熔覆材料的分類 / 115
4.1.2 鐳射熔覆用粉末 / 120
4.1.3 鐳射熔覆用絲材 / 131
4.2 T-i Al/陶瓷複合材料的設計 / 135
4.2.1 組織特徵 / 136
4.2.2 溫度場分佈 / 141
4.2.3 工藝參數的影響 / 143
4.2.4 氮氣環境中T-i Al/陶瓷的組織性能 / 148
4.2.5 稀土氧化物對T-i Al/陶瓷的影響 / 153
4.3 Fe3 Al/陶瓷複合材料的設計 / 156
4.3.1 組織特徵 / 156
4.3.2 微觀分析 / 160
4.3.3 耐磨性評價 / 165
參考文獻 / 167
第5章 鐳射熔覆非晶-納米化複合材料 / 169
5.1 非晶化材料 / 170
5.1.1 非晶化原理 / 171
5.1.2 材料及工藝影響 / 173
5.1.3 非晶化材料發展方向 / 177
5.2 納米晶化材料 / 179
5.2.1 納米晶化原理 / 180
5.2.2 陶瓷與稀土氧化物的影響 / 181
5.2.3 納米晶化材料缺陷 / 184
5.3 非晶-納米晶相相互作用 / 187
5.3.1 相互作用機理 / 187
5.3.2 磨損形態 / 189
5.4 非晶-納米化複合材料的設計 / 193
5.4.1 非晶包覆納米晶 / 193
5.4.2 碳納米管的使用 / 196
5.4.3 多物相混合作用分析 / 200
參考文獻 / 205
第6章 金屬元素鐳射改性複合材料 / 207
6.1 Cu 改性複合材料 / 208
6.1.1 Cu 對複合材料晶體生長形態的影響 / 208
6.1.2 Cu 對複合材料相組成的影響 / 211
6.1.3 Y2 O3 對Cu 改性複合塗層組織結構的影響 / 214
6.1.4 Cu 對複合材料納米晶的催生 / 218
6.1.5 Cu 改性複合材料的非晶化 / 220
6.1.6 Cu 改性複合材料的組織性能 / 222
6.2 Zn 改性複合材料 / 225
6.3 Sb 改性複合材料 / 227
6.3.1 Sb 改性純Co 基複合材料 / 228
6.3.2 Sb 改性Co 基冰化複合材料 / 234
6.3.3 含Ta 陶瓷改性複合材料 / 238
參考文獻 / 246
第7章 鐳射熔覆及增材製造技術的應用 / 248
7.1 模具鐳射熔覆增材 / 249
7.2 航空結構件鐳射增材製造 / 258
7.3 鎂合金的鐳射熔覆 / 263
7.4 鎳基高溫合金的鐳射熔覆 / 267
7.5 鋼軋輥的鐳射熔覆增材 / 272
7.6 汽車覆蓋件的鐳射熔覆 / 277
7.7 數控刀具的鐳射熔覆 / 284
參考文獻 / 286
索引 / 287
