金属粉床激光增材制造技术

　　金属粉床激光增材制造技术是目前金属增材制造工艺中制件精度、综合性能优良的工艺方法。本书由华中科技大学快速制造中心总结其十余年的科研和产业化经验， 综合国内外相关成果编写而成。全书共7章， 第1章概述技术原理、特点及应用; 第2~6章阐述工艺原理与系统组成、原材料特性要求、数据处理技术、制造流程及质量控制以及制件的组织及性能， 涵盖原理、材料、数据、质量和性能五方面内容; 第7 章以实际案例阐述金属粉床激光增材制造技术在随形冷却模具、个性化医疗器件和轻量化构件三方面的应用， 重点展示在复杂结构制造和特殊性能构建上的独特优势， 达到举一反三、启迪创新的目的。 本书侧重基本原理， 兼顾关键技术; 以典型材料和工艺为主， 兼顾动态; 注重学术前沿， 融合工程实践。本书既可作为科研和工程人员的参考用书， 也可作为高等院校相关专业的教学教材。

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第1章　概述　/ 1
　1.1　金属增材制造技术　/ 1
　　　1.1.1　激光选区熔化（SLM） 　/ 2
　　　1.1.2　激光近净成形　/ 5
　　　1.1.3　电子束熔丝沉积　/ 10
　　　1.1.4　电子束选区熔化　/ 14
　1.2　金属粉床激光选区熔化增材制造技术　/ 16
　　　1.2.1　球化　/ 17
　　　1.2.2　孔隙　/ 19
　　　1.2.3　应力和裂纹　/ 21
　　　1.2.4　成形材料　/ 22
　1.3　金属粉床激光选区熔化增材制造装备　/ 24
　1.4　金属粉床激光选区熔化增材制造技术应用及发展趋势　/ 28
　　　1.4.1　SLM技术的应用　/ 28
　　　1.4.2　SLM技术的发展趋势　/ 34
　参考文献　/ 35

第2章　工艺原理与系统组成　/ 37
　2.1　工艺原理及实现　/ 37
　　　2.1.1　工艺原理　/ 37
　　　2.1.2　实现方式　/ 38
　　　2.1.3　大台面多激光实现技术　/ 40
　2.2　关键功能部件　/ 43
　　　2.2.1　光路系统　/ 43
　　　2.2.2　缸体运动系统　/ 47
　　　2.2.3　送铺粉机构　/ 49
　2.3　核心元器件　/ 51
　　　2.3.1　激光器　/ 52
　　　2.3.2　扫描系统　/ 66
　　　2.3.3　气体保护　/ 72
　　　2.3.4　氧传感器　/ 73
　　　2.3.5　循环净化装置　/ 73
　2.4　SLM成形装备　/ 74
　　　2.4.1　典型装备产品及特点　/ 74
　　　2.4.2　华科三维HKM系列装备简介　/ 77
　参考文献　/ 78

第3章　原材料特性要求　/ 79
　3.1　SLM用金属粉末　/ 79
　3.2　金属粉末制备方法　/ 81
　　　3.2.1　雾化法　/ 82
　　　3.2.2　化学法　/ 88
　　　3.2.3　机械法　/ 93
　3.3　粉末特性及其对制件的影响　/ 94
　　　3.3.1　粉末性能参数　/ 94
　　　3.3.2　粉末的形貌　/ 100
　　　3.3.3　粉末的氧含量　/ 102
　　　3.3.4　粉末中的杂质　/ 104
　参考文献　/ 105

第4章　数据处理技术　/ 107
　4.1　STL文件格式的介绍　/ 107
　　　4.1.1　STL的二进制格式文件　/ 108
　　　4.1.2　STL的文本格式文件　/ 109
　　　4.1.3　STL格式文件的特点　/ 109
　　　4.1.4　STL文件的一般读取算法　/ 110
　4.2　STL模型预处理　/ 113
　　　4.2.1　增材制造数据处理软件　/ 113
　　　4.2.2　STL文件纠错　/ 118
　　　4.2.3　STL模型旋转与拼接　/ 122
　　　4.2.4　STL模型工艺支撑添加　/ 122
　4.3　STL模型切片及路径生成　/ 126
　　　4.3.1　STL模型切片　/ 126
　　　4.3.2　STL模型切片轮廓偏置　/ 128
　　　4.3.3　扫描路径生成算法　/ 129
　参考文献　/ 133

第5章　制造过程及质量控制　/ 135
　5.1　工艺流程　/ 135
　　　5.1.1　前处理　/ 135
　　　5.1.2　制造过程　/ 138
　　　5.1.3　后处理　/ 140
　5.2　环境控制　/ 141
　　　5.2.1　氧含量控制　/ 141
　　　5.2.2　气氛烟尘净化　/ 142
　5.3　应力调控技术　/ 143
　　　5.3.1　模拟预测　/ 143
　　　5.3.2　预热技术　/ 149
　　　5.3.3　激光扫描策略　/ 150
　参考文献　/ 156

第6章　制件的组织及性能　/ 157
　6.1　制件的微观组织特征　/ 157
　　　6.1.1　铁基合金组织　/ 157
　　　6.1.2　钛基合金组织　/ 165
　　　6.1.3　镍基合金组织　/ 167
　　　6.1.4　铝基合金组织　/ 181
　　　6.1.5　复合材料及其他组织　/ 183
　6.2　制件的性能及其调控方法　/ 193
　　　6.2.1　制件性能及微观结构表征　/ 193
　　　6.2.2　典型合金性能　/ 205
　　　6.2.3　性能的调控方法　/ 213
　参考文献　/ 227

第7章　应用实例　/ 229
　7.1　随形冷却模具　/ 229
　　　7.1.1　随形冷却技术　/ 229
　　　7.1.2　随形冷却模具案例　/ 233
　7.2　个性化医疗器件　/ 240
　　　7.2.1　手术辅助器件　/ 240
　　　7.2.2　牙冠　/ 244
　　　7.2.3　关节及骨骼　/ 246
　7.3　轻量化构件　/ 258
　　　参考文献　/ 262

索引　/ 264