第1章 绪论 1
1.1 金属零件直接快速制造技术的发展 1
1.1.1 快速制造技术简述 1
1.1.2 金属零件单一工艺直接快速制造 3
1.1.3 金属零件复合工艺直接快速制造 9
1.2 等离子激光复合能源的实际应用 10
1.2.1 等离子激光复合高能束喷涂 10
1.2.2 等离子激光复合高能束焊接技术 11
1.3 研究背景和研究意义 13
参考文献 14
第2章 等离子沉积成形 29
2.1 引言 29
2.2 粉末的沉积过程 29
2.3 粉末沉积效率的计算 31
2.3.1 沉积层截面形貌的几何描述 31
2.3.2 粉末沉积效率的定义 33
2.3.3 单位时间内粉末沉积率 33
2.3.4 作用时间内粉末沉积率 34
2.3.5 单位长度上粉末沉积率 34
2.3.6 多道沉积的粉末沉积效率 35
2.4 本章小结 35
参考文献 36
第3章 等离子沉积层外部形貌的研究 38
3.1 引言 38
3.2 实验材料及试样制备 40
3.2.1 实验材料 40
3.2.2 实验设备及方法 40
3.3 实验结果分析 43
3.3.1 沉积电流对沉积层外部形貌的影响 43
3.3.2 沉积速度对沉积层外部形貌的影响 44
3.3.3 送粉速度对沉积层外部形貌的影响 44
3.3.4 最佳成形参数的探讨 45
3.4 本章小结 45
参考文献 46
第4章 等离子沉积层内部组织 47
4.1 引言 47
4.2 实验过程 48
4.2.1 沉积电流对内部组织的影响 49
4.2.2 沉积速度对内部组织的影响 50
4.2.3 送粉速度对内部组织的影响 51
4.3 本章小结 52
参考文献 53
第5章 等离子激光复合沉积成形 54
5.1 引言 54
5.2 等离子激光复合沉积成形理论基础 54
5.2.1 等离子体的产生 54
5.2.2 等离子体的主要特征量 55
5.2.3 激光等离子体的产生机制 59
5.2.4 等离子体辐射 59
5.2.5 激光维持的燃烧波（LSC）和暴轰波（LSD） 60
5.3 脉冲固体激光 61
5.3.1 脉冲固体激光的工作特性 61
5.3.2 激光参数之间的关系 63
5.4 激光在等离子体中的传播与吸收 63
5.4.1 等离子体的扩展过程 63
5.4.2 激光在等离子体中的传播与吸收 64
5.4.3 激光与等离子体的相互作用 66
5.5 本章小结 67
参考文献 68
第6章 研究方法及实验系统的建立 69
6.1 引言 69
6.2 等离子激光复合沉积成形的基本原理 69
6.3 研究方法的确立 70
6.4 实验系统的建立 71
6.5 实验材料 73
6.6 试样的制备及处理方法 74
6.6.1 显微组织试样的制备及处理方法 74
6.6.2 力学性能测试试样的制备及处理方法 75
6.7 本章小结 77
参考文献 77
第7章 等离子激光复合沉积成形的弧柱形态研究 78
7.1 引言 78
7.2 等离子弧柱边缘信息的处理 78
7.2.1 弧柱形貌图像增强 78
7.2.2 弧柱形貌灰度图像的平滑技术 81
7.2.3 弧柱形貌图像边缘增强和边缘检测算子 82
7.3 图像处理软件的介绍 84
7.4 复合等离子弧柱图像的采集 85
7.4.1 实验设备 85
7.4.2 实验参数 85
7.5 复合等离子弧柱的图像处理 86
7.5.1 调Q激光作用下等离子弧柱的变化 86
7.5.2 脉冲激光作用下等离子弧柱的变化 87
7.5.3 激光导入对起弧性的影响 101
7.6 本章小结 102
参考文献 103
第8章 等离子激光复合沉积成形工艺特性 104
8.1 引言 104
8.2 工艺实验 105
8.3 调Q激光对熔池形貌的影响 105
8.4 脉冲激光参数对熔积层精度的影响 109
8.4.1 激光平均功率对熔积层精度的影响 111
8.4.2 激光重复频率对熔积层精度的影响 112
8.4.3 激光脉冲宽度对熔积层精度的影响 114
8.5 激光束与等离子束复合角度对熔积层形貌的影响 115
8.6 送粉量对熔积层精度的影响 117
8.7 熔积速度对熔积层精度的影响 117
8.8 保护气流量对单层熔积层宽度及厚度的影响 118
8.9 Z轴进给量对熔积层精度的影响 120
8.10 多道熔积时搭接率对成形件表面质量的影响 120
8.11 等离子激光复合熔积制造工艺参数的确定 124
8.12 本章小结 124
参考文献 125
第9章 等离子激光复合成形的微观组织和性能 126
9.1 引言 126
9.2 成形件的微观组织结构特点 126
9.3 熔积成形高温合金的成分及物相组成 130
9.4 等离子激光复合熔积制造高温合金件的力学性能 137
9.5 本章小结 141
参考文献 142
第10章 等离子激光复合成形工艺的缺陷分析及减轻措施 143
10.1 引言 143
10.2 等离子激光复合制造工艺的裂纹分析 144
10.2.1 裂纹的金相分析 144
10.2.2 裂纹形成原因分析 145
10.3 影响裂纹的因素 147
10.3.1 能量系统的影响 147
10.3.2 扫描系统的影响 148
10.3.3 基体的影响 151
10.3.4 保护气氛的影响 153
10.4 裂纹的预防及减轻措施 154
10.5 本章小结 154
参考文献 155
第11章 等离子激光复合直接制造零件实验 156
11.1 引言 156
11.2 合理工艺参数选择 156
11.3 成形实验结果 157
11.4 本章小结 159
第12章 等离子超声复合沉积成形 160
12.1 超声波对液态金属凝固的影响机理 160
12.2 实验条件及方法 162
12.2.1 实验装置置 162
12.2.2 实验材料及方法 163
12.3 超声振动对内部组织的影响 166
12.4 等离子超声复合沉积层的性能 168
12.4.1 超声振动对沉积层试样硬度的影响 168
12.4.2 超声振动对沉积层试样耐磨性能的影响 169
12.5 本章小结 170
参考文献 171