金属增材制造缺陷及检测 杨兵,张俊,丁辉 编 专业科技 文轩网

序
前言
第1章绪论1
1.1金属增材制造的发展1
1.2金属增材制造技术分类3
1.2.1激光选区熔化增材制造技术3
1.2.2激光定向能量沉积增材制造技术6
1.2.3电子束熔丝沉积增材制造技术8
1.2.4电子束选区熔化成形增材制造技术10
1.2.5电弧增材制造技术12
1.2.6超声波增材制造技术14
1.2.7冷喷涂增材制造技术16
1.3金属增材制造用粉末材料19
1.3.1增材制造粉末制备方法19
1.3.2增材制造粉末形态描述28
1.3.3常用增材制造粉末材料33
1.4金属增材制造技术的应用36
1.4.1在航空航天的应用37
1.4.2在能源行业的应用39
1.4.3在医疗领域的应用41
1.4.4在模具制造中的应用41
1.5金属增材制造的冶金过程44
1.5.1热源和材料的相互作用机理44
1.5.2增材制造熔池特征48
1.6金属增材制造中的典型缺陷及检测技术54
1.6.1增材制造中的典型缺陷54
1.6.2增材制造缺陷检测的特点及方法55
1.6.3我国金属增材制造检测技术的战略布局61
参考文献62
第2章金属增材制造的孔洞缺陷66
2.1匙孔缺陷的冶金基础66
2.1.1激光熔化模式66
2.1.2匙孔缺陷的产生及影响70
2.1.3匙孔缺陷形成的微观过程70
2.2增材制造中的匙孔缺陷72
2.2.1增材过程的焊接模式72
2.2.2匙孔缺陷形成的影响因素74
2.2.3典型增材制造材料中的匙孔缺陷78
2.3增材制造中的气孔缺陷81
2.3.1气孔缺陷的冶金基础82
2.3.2选择性激光熔化中的气孔缺陷85
2.3.3电子束增材制造中的气孔缺陷91
2.3.4电弧增材制造中的气孔缺陷96
2.3.5气孔缺陷对材料性能的影响101
2.4本章小结104
参考文献105
第3章金属增材制造的未熔合及夹渣缺陷108
3.1未熔合缺陷108
3.1.1未熔合缺陷的冶金基础108
3.1.2激光选区熔化增材制造中的未熔合缺陷109
3.1.3电子束增材制造中的未熔合缺陷118
3.1.4电弧增材制造中的未熔合缺陷125
3.1.5冷喷涂增材制造中的未熔合缺陷125
3.2夹渣缺陷126
3.2.1夹渣缺陷的冶金基础127
3.2.2焊接中的夹渣缺陷133
3.2.3激光选区熔化中的夹渣缺陷135
3.2.4激光定向能量沉积中的夹渣缺陷141
3.2.5电子束增材制造中的夹渣缺陷144
3.2.6电弧增材制造中的夹渣缺陷146
3.3本章小结148
参考文献149
第4章金属增材制造的裂纹缺陷152
4.1裂纹缺陷的冶金基础152
4.1.1残余应力152
4.1.2凝固行为152
4.2凝固裂纹155
4.2.1微观机制155
4.2.2裂纹微观特征157
4.2.3凝固裂纹的影响因素158
4.2.4预防措施161
4.3液化裂纹162
4.3.1产生机理162
4.3.2典型微观形貌164
4.3.3影响液化裂纹敏感性的因素166
4.3.4预防措施167
4.4冷裂纹167
4.4.1微观机制167
4.4.2典型微观形貌167
4.4.3冷裂纹的影响因素168
4.4.4预防措施168
4.5分层169
4.5.1形成原因169
4.5.2预防措施169
4.6典型增材制造材料中的裂纹170
4.6.1镍基高温合金中的裂纹170
4.6.2钛合金中的裂纹175
4.6.3铝合金中的裂纹178
4.6.4不锈钢中的裂纹184
4.7本章小结186
参考文献187
第5章金属增材制造的表面缺陷193
5.1增材制造中的球化193
5.1.1增材制造球化的理论基础193
5.1.2增材制造中的球化机制198
5.1.3增材制造工艺参数对球化的影响201
5.1.4典型增材制造材料中的球化210
5.2增材制造部件的表面形貌及后处理212
5.2.1表面粗糙度基础知识212
5.2.2增材制造部件表面粗糙度影响因素213
5.2.3典型增材制造方法的表面形貌217
5.2.4后处理对增材制造部件表面形貌的影响220
5.2.5增材制造部件表面形貌和性能关系227
5.3本章小结228
参考文献229
第6章金属增材制造的光学检测231
6.1基于高温计和高速相机的熔池监测231
6.1.1基于高温计的熔池温度测量231
6.1.2基于高速相机的熔覆面监测237
6.1.3高温计与高速相机熔池同轴监测242
6.2增材制造过程的红外热像监测245
6.2.1红外热像技术及其与增材制造装备的集成245
6.2.2未熔合缺陷的红外热像检测249
6.2.3孔隙率的红外热像测量250
6.2.4熔池尺寸的红外热像测量252
6.2.5基于红外热像反馈的材料晶粒度控制253
6.3表面缺陷的光学相干成像检测254
6.3.1适用于增材制造的典型光学相干成像方法255
6.3.2光学相干成像系统与增材制造装备的集成257
6.3.3熔覆面缺陷的光学相干成像监测258
6.4增材制件三维形貌的视觉传感检测263
6.4.1基于结构光的主动三维形貌测量技术264
6.4.2基于数字图像相关的被动三维形貌测量技术268
参考文献275
第7章金属增材制造的超声检测278
7.1增材制件的离线超声检测278
7.1.1常规超声检测278
7.1.2水浸超声检测283
7.1.3相控阵超声检测286
7.2增材制造过程的在线超声检测290
7.2.1压电在线超声检测290
7.2.2激光在线超声检测291
7.2.3电磁在线超声检测296
7.2.4空气耦合在线超声检测300
7.2.5超声检测装备与增材制造装备的集成303
7.3金属增材制造组织与应力的超声表征306
7.3.1基于超声声速的组织和性能表征技术306
7.3.2基于超声散射衰减的组织表征技术315
7.3.3基于超声非线性的组织表征技术320
7.4增材制造过程的声发射检测324
7.4.1增材制造的声发射检测机理324
7.4.2基于光纤光栅的粉末床熔融在线检测329
7.4.3基于压电传感器的直接能量沉积在线检测332
参考文献333
第8章金属增材制造的射线检测336
8.1增材制造的射线检测基础与特点336
8.1.1射线的衰减机制336
8.1.2射线成像的物理模型337
8.1.3CT图像的重建算法339
8.1.4射线检测装备340
8.2增材制造部件的工业CT检测349
8.2.1体积型缺陷的CT检测349
8.2.2工业CT检测能力验证355
8.2.3工业CT的其他测量功能358
8.3增材制造部件的同步辐射362
8.3.1同步辐射与增材制造装备的集成362
8.3.2熔池形貌的在线监测364
8.3.3缺陷演化监测366
8.3.4粉末运动监测367
8.3.5凝固速率监测370
8.3.6材料相变监测371
8.4射线背散射成像技术在增材制造中的应用展望372
8.4.1增材制造的射线背散射成像特点373
8.4.2X射线背散射成像的应用376
参考文献380
第9章金属增材制造的电磁检测382
9.1增材制造的常规涡流检测382
9.1.1增材制造常规涡流检测原理与特点382
9.1.2基于常规涡流的增材制造在线检测390
9.1.3基于高灵敏涡流传感器的增材制件离线检测391
9.2增材制造的阵列涡流395
9.2.1增材制造阵列涡流检测原理与特点396
9.2.2基于阵列涡流的增材制造在线检测398
9.2.3基于阵列涡流的增材制造离线检测400
9.3增材制造的脉冲涡流402
9.3.1增材制造脉冲涡流检测原理与特点402
9.3.2脉冲涡流在增材制造检测中的应用405
9.4微磁检测在增材制造中的应用展望406
9.4.1微小缺陷的微磁检测407
9.4.2增材制件力学性能及应力的微磁测量410
参考文献414