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複合材料雷射增材製造技術及應用

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內容簡介

  雷射增材製造先進複合材料的研發是發展尖端技術的重要基礎,該類複合材料性能穩定性問題是工業生產中經常遇到的,有時會延緩甚至阻礙整個生產進展。為適應現代化製造工業的發展需要,實現雷射增材製造材料局部組織與性能一體化精準控制,進一步改進雷射增材製造複合材料的品質已非常重要。

  複合材料雷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。本書對複合材料雷射增材製造技術的發展及應用進行介紹,全書共7章:第1章介紹雷射加工與增材製造技術的基本原理與發展情況;第2章介紹雷射增材製造工藝與裝備;第3章介紹複合材料雷射熔覆層局部-整體界面的結構、演變機理、結合機制及性能;第4~ 6章針對近年來廣受人們關注的先進材料,如金屬基/陶瓷複合材料、非晶- 奈米化複合材料、金屬元素改性複合材料等的雷射製造問題進行介紹;第7 章給出一些雷射增材複合材料的應用示例,用於指導相關理論研究及實際工業生產。

  全書針對近年來廣受人們關注的複合材料的雷射增材製造問題,對其製造原理、工藝特性、成形機理及局部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。

  本書可供從事材料開發及雷射增材製造領域的相關工程技術人員使用,也可供大學相關科系師生閱讀參考。
 
 

目錄

第1 章 雷射加工與增材製造技術
 1.1 雷射加工的原理與特點
   1.1.1 雷射加工原理
   1.1.2 雷射加工特點
   1.1.3 雷射加工工藝
 1.2 增材製造技術概述
   1.2.1 增材製造技術基本概念
   1.2.2 增材製造技術發展現狀
   1.2.3 增材製造技術發展趨勢
 參考文獻
 
第2 章 雷射增材製造工藝及裝備
 2.1 增材製造工藝
 2.2 材料的添加方式
   2.2.1 預置送粉
   2.2.2 同步送粉
   2.2.3 絲材送給
 2.3 雷射的物理特性
   2.3.1 雷射的特點
   2.3.2 雷射產生原理
   2.3.3 雷射光束品質
   2.3.4 雷射光束形狀
 2.4 雷射器
   2.4.1 雷射器的基本組成
   2.4.2 CO2 氣體雷射器
   2.4.3 YAG 固體雷射器
   2.4.4 光纖雷射器
 2.5 數控雷射加工平臺及機器人
 2.6 雷射選區熔化設備及工藝
   2.6.1 雷射選區熔化設備
   2.6.2 雷射選區熔化工藝
   2.6.3 雷射選區熔化材料
 2.7 模具鋼雷射選區熔化成形
   2.7.1 SLM 孔隙形成原因
   2.7.2 SLM 成形18Ni300 合金製備件
   2.7.3 SLM 成形H13 合金製備件
 參考文獻
 
第3 章 複合材料雷射熔覆層局部-整體界面
 3.1 陶瓷相/γ-Ni 熔覆層局部界面結構及演變機理
   3.1.1 帶核共晶組織局部界面結構
   3.1.2 雷射能量密度對帶核共晶組織局部界面的影響
   3.1.3 帶核共晶組織局部界面演變機理
 3.2 Q550 鋼/鎳基熔覆層整體界面結合機製
   3.2.1 整體界面顯微組織及元素分布
   3.2.2 熔覆層/基體界面結構演變機理
 3.3 Q550 鋼/寬束熔覆層整體界面剪切強度及斷裂特徵
   3.3.1 寬束熔覆層界面剪切試驗
   3.3.2 寬束雷射工藝參數對熔覆層剪切強度的影響
   3.3.3 寬束熔覆層剪切斷口形貌及斷裂機製
 參考文獻
 
第4 章 雷射熔覆金屬基/陶瓷複合材料

 4.1 雷射熔覆材料
   4.1.1 雷射熔覆材料的分類
   4.1.2 雷射熔覆用粉末
   4.1.3 雷射熔覆用絲材
  4.2 T-i Al/陶瓷複合材料的設計
   4.2.1 組織特徵
   4.2.2 溫度場分布
   4.2.3 工藝參數的影響
   4.2.4 氮氣環境中 T-i Al/陶瓷的組織性能
   4.2.5 稀土氧化物對 T-i Al/陶瓷的影響
  4.3 Fe3 Al/陶瓷複合材料的設計
   4.3.1 組織特徵
   4.3.2 局部分析
   4.3.3 耐磨性評價
 參考文獻
 
第5 章 雷射熔覆非晶-奈米化複合材料
 5.1 非晶化材料
   5.1.1 非晶化原理
   5.1.2 材料及工藝影響
   5.1.3 非晶化材料發展方向
 5.2 奈米晶化材料
   5.2.1 奈米晶化原理
   5.2.2 陶瓷與稀土氧化物的影響
   5.2.3 奈米晶化材料缺陷
 5.3 非晶-奈米晶相相互作用
   5.3.1 相互作用機理
   5.3.2 磨損形態
 5.4 非晶-奈米化複合材料的設計
   5.4.1 非晶包覆奈米晶
   5.4.2 碳奈米管的使用
   5.4.3 多物相混合作用分析
 參考文獻
 
第6 章 金屬元素雷射改性複合材料

 6.1 Cu 改性複合材料
   6.1.1 Cu 對複合材料晶體生長形態的影響
   6.1.2 Cu 對複合材料相組成的影響
   6.1.3 Y2 O3 對Cu 改性複合塗層組織結構的影響
   6.1.4 Cu 對複合材料奈米晶的催生
   6.1.5 Cu 改性複合材料的非晶化
   6.1.6 Cu 改性複合材料的組織性能
 6.2 Zn 改性複合材料
 6.3 Sb 改性複合材料
   6.3.1 Sb 改性純Co 基複合材料
   6.3.2 Sb 改性Co 基冰化複合材料
   6.3.3 含Ta 陶瓷改性複合材料
 參考文獻
 
第7 章 雷射熔覆及增材製造技術的應用
 7.1 模具雷射熔覆增材
 7.2 航空結構件雷射增材製造
 7.3 鎂合金的雷射熔覆
 7.4 鎳基高溫合金的雷射熔覆
 7.5 鋼軋輥的雷射熔覆增材
 7.6 汽車覆蓋件的雷射熔覆
 7.7 數控刀具的雷射熔覆
 參考文獻
 



  先進複合材料的研究開發是多學科交叉融合的結果, 雷射增材製造融合電腦輔助設計、高能束流加工及材料快速成形等技術, 以數位化模型為基礎, 透過軟體與數控系統將特製材料逐層堆積固化製造出實體產品。雷射增材製造先進複合材料因具有優異的綜合性能而成為設計、製造高技術裝備所不可缺少的材料, 主要應用於高性能艦船、航空航天、核工業、電子、能源等工業領域。

  雷射增材製造先進複合材料的研發是發展尖端技術的重要基礎,該類複合材料性能穩定性問題是工業生產中經常遇到的,有時會延緩甚至阻礙整個生產進展。為適應現代化製造工業的發展需要,實現雷射增材製造材料局部組織與性能一體化精準調控,進一步改進雷射增材製造複合材料的品質已非常重要。

  本書注重先進性、新穎性與實用性,對複合材料雷射增材製造技術的發展及應用進行介紹,全書共7章:第1章介紹雷射加工與增材製造技術的基本原理與發展情況;第2章介紹雷射增材製造工藝與裝備;第3章介紹複合材料雷射熔覆層局部-整體界面的結構、演變機理、結合機製及性能;第4~ 6章針對近年來廣受人們關注的先進材料,如金屬基/陶瓷複合材料、非晶- 奈米化複合材料、金屬元素改性複合材料等的雷射製造問題進行介紹;第7 章給出一些雷射增材複合材料的應用示例,用於指導相關理論研究及實際工業生產。本書力求突出先進性、新穎性與實用性等特色,為解決複合材料雷射增材製造過程中的疑難問題及保證產品品質提供重要的技術資料和參考數據。

  本書可供從事材料開發及雷射增材製造領域的相關工程技術人員使用,也可供大學相關科系師生閱讀參考。
 
 

詳細資料

  • ISBN:9789575927448
  • 規格:平裝 / 296頁 / 17 x 23 x 1.48 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

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