激光增材制造高性能金属基复合材料研究

  所属领域:高端装备制造-智能制造装备-增材制造(3D打印)

  主要技术:新型纳米陶瓷强化模具钢复合材料开发、模具内嵌冷却系统结构优化设计。

  技术难题:

  1. 突破传统模具钢成本低但质量一般、高质量模具钢成本高且种类少的束缚,实现面向增材制造的高强度新型模具材料设计与制备;

  2. 模具内嵌冷却系统结构优化设计,解决冷却效率低、冷却不均匀的问题;

  3. 开展新型纳米陶瓷颗粒增强模具增材制造成型工艺及热处理工艺的研究,解决传统模具钢生产工艺落后、生产效率低、生产质量差等问题;

  4. 应用多维因子评价新型模具服役性能,解决复杂工况下模具的变形和损伤的机理并评判模具服役安全性,保证模具设计和可靠性运行。

  技术指标:

  1.采用纳米陶瓷强化的模具钢高温耐磨性提高5%以上,纳米陶瓷颗粒弥散分布无团聚,服役期间不产生内部微裂纹;

  2.随型冷却模具设计时间减少50%以上,设计浇铸冷却时间减少10%以上,增材制造模具坯体一次制造成品率高于90%,金相组织评级提升1级、整体金相评级浮动不超过2级;

  3.采用激光选区熔化(SLM)制备的陶瓷复合强化模具钢模具致密度≥99.5%,无宏观缺陷,表面粗糙度≤Ra12.5;

  4.建立一条快速冷却智能铸造生产线,浇铸效率较传统模具铸造线提升10%以上,新型模具服役寿命达到10万件以上,相关铝合金活塞产品满足≥350℃温度环境下的服役要求、满足在相关军事装备及重型工程机械等高端应用领域的综合质量要求。