《金屬增材製造缺陷及檢測》是2021年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：金屬增材製造缺陷及檢測
- 作者：楊兵 、張俊 、丁輝
- 出版時間：2021年
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030687968
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書圍繞金屬增材製造的質量控制問題，全面系統地介紹了金屬增材製造典型缺陷形成機理和常用缺陷無損檢測技術，重點論述了匙孔、氣孔、夾渣、未熔合、裂紋及表面球化等缺陷的形成機制及特徵，此外還介紹了超聲、射線、光學和電磁等四種檢測方法的原理及技術，並從線上檢測和離線檢測兩個維度列舉了一些實際的檢測案例和潛在的解決方案。
圖書目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 金屬增材製造的發展 1
1.2 金屬增材製造技術分類 3
1.2.1 雷射選區熔化增材製造技術 3
1.2.2 雷射定向能量沉積增材製造技術 6
1.2.3 電子束熔絲沉積增材製造技術 8
1.2.4 電子束選區熔化成形增材製造技術 10
1.2.5 電弧增材製造技術 12
1.2.6 超音波增材製造技術 14
1.2.7 冷噴塗增材製造技術 16
1.3 金屬增材製造用粉末材料 19
1.3.1 增材製造粉末製備方法 19
1.3.2 增材製造粉末形態描述 28
1.3.3 常用增材製造粉末材料 33
1.4 金屬增材製造技術的套用 36
1.4.1 在航空航天的套用 37
1.4.2 在能源行業的套用 39
1.4.3 在醫療領域的套用 41
1.4.4 在模具製造中的套用 41
1.5 金屬增材製造的冶金過程 44
1.5.1 熱源和材料的相互作用機理 44
1.5.2 增材製造熔池特徵 48
1.6 金屬增材製造中的典型缺陷及檢測技術 54
1.6.1 增材製造中的典型缺陷 54
1.6.2 增材製造缺陷檢測的特點及方法 55
1.6.3 我國金屬增材製造檢測技術的戰略布局 61
參考文獻 62
第2章 金屬增材製造的孔洞缺陷 66
2.1 匙孔缺陷的冶金基礎 66
2.1.1 雷射熔化模式 66
2.1.2 匙孔缺陷的產生及影響 70
2.1.3 匙孔缺陷形成的微觀過程 70
2.2 增材製造中的匙孔缺陷 72
2.2.1 增材過程的焊接模式 72
2.2.2 匙孔缺陷形成的影響因素 74
2.2.3 典型增材製造材料中的匙孔缺陷 78
2.3 增材製造中的氣孔缺陷 81
2.3.1 氣孔缺陷的冶金基礎 82
2.3.2 選擇性雷射熔化中的氣孔缺陷 85
2.3.3 電子束增材製造中的氣孔缺陷 91
2.3.4 電弧增材製造中的氣孔缺陷 96
2.3.5 氣孔缺陷對材料性能的影響 101
2.4 本章小結 104
參考文獻 105
第3章 金屬增材製造的未熔合及夾渣缺陷 108
3.1 未熔合缺陷 108
3.1.1 未熔合缺陷的冶金基礎 108
3.1.2 雷射選區熔化增材製造中的未熔合缺陷 109
3.1.3 電子束增材製造中的未熔合缺陷 118
3.1.4 電弧增材製造中的未熔合缺陷 125
3.1.5 冷噴塗增材製造中的未熔合缺陷 125
3.2 夾渣缺陷 126
3.2.1 夾渣缺陷的冶金基礎 127
3.2.2 焊接中的夾渣缺陷 133
3.2.3 雷射選區熔化中的夾渣缺陷 135
3.2.4 雷射定向能量沉積中的夾渣缺陷 141
3.2.5 電子束增材製造中的夾渣缺陷 144
3.2.6 電弧增材製造中的夾渣缺陷 146
3.3 本章小結 148
參考文獻 149
第4章 金屬增材製造的裂紋缺陷 152
4.1 裂紋缺陷的冶金基礎 152
4.1.1 殘餘應力 152
4.1.2 凝固行為 152
4.2 凝固裂紋 155
4.2.1 微觀機制 155
4.2.2 裂紋微觀特徵 157
4.2.3 凝固裂紋的影響因素 158
4.2.4 預防措施 161
4.3 液化裂紋 162
4.3.1 產生機理 162
4.3.2 典型微觀形貌 164
4.3.3 影響液化裂紋敏感性的因素 166
4.3.4 預防措施 167
4.4 冷裂紋 167
4.4.1 微觀機制 167
4.4.2 典型微觀形貌 167
4.4.3 冷裂紋的影響因素 168
4.4.4 預防措施 168
4.5 分層 169
4.5.1 形成原因 169
4.5.2 預防措施 169
4.6 典型增材製造材料中的裂紋 170
4.6.1 鎳基高溫合金中的裂紋 170
4.6.2 鈦合金中的裂紋 175
4.6.3 鋁合金中的裂紋 178
4.6.4 不鏽鋼中的裂紋 184
4.7 本章小結 186
參考文獻 187
第5章 金屬增材製造的表面缺陷 193
5.1 增材製造中的球化 193
5.1.1 增材製造球化的理論基礎 193
5.1.2 增材製造中的球化機制 198
5.1.3 增材製造工藝參數對球化的影響 201
5.1.4 典型增材製造材料中的球化 210
5.2 增材製造部件的表面形貌及後處理 212
5.2.1 表面粗糙度基礎知識 212
5.2.2 增材製造部件表面粗糙度影響因素 213
5.2.3 典型增材製造方法的表面形貌 217
5.2.4 後處理對增材製造部件表面形貌的影響 220
5.2.5 增材製造部件表面形貌和性能關係 227
5.3 本章小結 228
參考文獻 229
第6章 金屬增材製造的光學檢測 231
6.1 基於高溫計和高速相機的熔池監測 231
6.1.1 基於高溫計的熔池溫度測量 231
6.1.2 基於高速相機的熔覆面監測 237
6.1.3 高溫計與高速相機熔池同軸監測 242
6.2 增材製造過程的紅外熱像監測 245
6.2.1 紅外熱像技術及其與增材製造裝備的集成 245
6.2.2 未熔合缺陷的紅外熱像檢測 249
6.2.3 孔隙率的紅外熱像測量 250
6.2.4 熔池尺寸的紅外熱像測量 252
6.2.5 基於紅外熱像反饋的材料晶粒度控制 253
6.3 表面缺陷的光學相干成像檢測 254
6.3.1 適用於增材製造的典型光學相干成像方法 255
6.3.2 光學相干成像系統與增材製造裝備的集成 257
6.3.3 熔覆面缺陷的光學相干成像監測 258
6.4 增材製件三維形貌的視覺感測檢測 263
6.4.1 基於結構光的主動三維形貌測量技術 264
6.4.2 基於數字圖像相關的被動三維形貌測量技術 268
參考文獻 275
第7章 金屬增材製造的超聲檢測 278
7.1 增材製件的離線超聲檢測 278
7.1.1 常規超聲檢測 278
7.1.2 水浸超聲檢測 283
7.1.3 相控陣超聲檢測 286
7.2 增材製造過程的線上超聲檢測 290
7.2.1 壓電線上超聲檢測 290
7.2.2 雷射線上超聲檢測 291
7.2.3 電磁線上超聲檢測 296
7.2.4 空氣耦合線上超聲檢測 300
7.2.5 超聲檢測裝備與增材製造裝備的集成 303
7.3 金屬增材製造組織與應力的超聲表征 306
7.3.1 基於超聲聲速的組織和性能表征技術 306
7.3.2 基於超聲散射衰減的組織表征技術 315
7.3.3 基於超聲非線性的組織表征技術 320
7.4 增材製造過程的聲發射檢測 324
7.4.1 增材製造的聲發射檢測機理 324
7.4.2 基於光纖光柵的粉末床熔融線上檢測 329
7.4.3 基於壓電感測器的直接能量沉積線上檢測 332
參考文獻 333
第8章 金屬增材製造的射線檢測 336
8.1 增材製造的射線檢測基礎與特點 336
8.1.1 射線的衰減機制 336
8.1.2 射線成像的物理模型 337
8.1.3 CT圖像的重建算法 339
8.1.4 射線檢測裝備 340
8.2 增材製造部件的工業CT檢測 349
8.2.1 體積型缺陷的CT檢測 349
8.2.2 工業CT檢測能力驗證 355
8.2.3 工業CT的其他測量功能 358
8.3 增材製造部件的同步輻射 362
8.3.1 同步輻射與增材製造裝備的集成 362
8.3.2 熔池形貌的線上監測 364
8.3.3 缺陷演化監測 366
8.3.4 粉末運動監測 367
8.3.5 凝固速率監測 370
8.3.6 材料相變監測 371
8.4 射線背散射成像技術在增材製造中的套用展望 372
8.4.1 增材製造的射線背散射成像特點 373
8.4.2 X射線背散射成像的套用 376
參考文獻 380
第9章 金屬增材製造的電磁檢測 382
9.1 增材製造的常規渦流檢測 382
9.1.1 增材製造常規渦流檢測原理與特點 382
9.1.2 基於常規渦流的增材製造線上檢測 390
9.1.3 基於高靈敏渦流感測器的增材製件離線檢測 391
9.2 增材製造的陣列渦流 395
9.2.1 增材製造陣列渦流檢測原理與特點 396
9.2.2 基於陣列渦流的增材製造線上檢測 398
9.2.3 基於陣列渦流的增材製造離線檢測 400
9.3 增材製造的脈衝渦流 402
9.3.1 增材製造脈衝渦流檢測原理與特點 402
9.3.2 脈衝渦流在增材製造檢測中的套用 405
9.4 微磁檢測在增材製造中的套用展望 406
9.4.1 微小缺陷的微磁檢測 407
9.4.2 增材製件力學性能及應力的微磁測量 410
參考文獻 414
