内容简介
本书介绍了作者团队20余年来在激光定向能量沉积技术领域的研究成果，包括设备研制、工艺开发、材料表征与力学性能、检测与控制、制造及应用等内容。书中介绍了激光定向能量沉积技术的原理、特点与作用，阐述了激光定向能量沉积的设备研制，按照工艺流程论述了激光定向能量沉积技术的前处理、工艺开发及后处理，阐明了激光定向能量沉积零件的组织性能特征、激光定向能量沉积的过程检测与智能控制，讲解了激光定向能量沉积中的修复再制造与绿色低碳制造，例证了激光定向能量沉积技术在航空航天、汽车、能源、冶金、机械装备、模具领域的应用，并展望了激光定向能量沉积技术的研究前沿与发展趋势。
本书内容编排深入浅出，广博新颖，专业性鲜明，体系完整，独创性显著，紧扣科技发展脉搏，聚焦战略新兴行业，浓缩作者团队在增材制造领域内的科学研究成果，适合作为高等学校相关专业师生，以及增材制造/修复技术相关领域研究人员的参考用书。
目录
目录
前言
第1章激光定向能量沉积技术导论
1.1激光定向能量沉积技术概述
1.1.1激光定向能量沉积技术的基本原理
1.1.2激光定向能量沉积技术的主要特点
1.1.3激光定向能量沉积技术的重要意义
1.2激光定向能量沉积技术的发展历史
1.2.1激光定向能量沉积技术的国外发展历史
1.2.2激光定向能量沉积技术的国内发展历史
1.3激光定向能量沉积技术的研究现状
1.3.1模型建立与数据处理
1.3.2材料及工艺研究
1.3.3过程模拟与仿真
1.3.4成形质量检测与分析
1.3.5在线监测及闭环控制
1.4激光定向能量沉积技术的应用现状
1.4.1快速成型
1.4.2结构添加
1.4.3修复再制造
参考文献
第2章激光定向能量沉积的设备研制
2.1激光定向能量沉积设备的需求分析
2.2激光定向能量沉积设备的系统组成
2.2.1激光传输系统
2.2.2粉末送给系统
2.2.3运动执行系统
2.2.4气氛保护系统
2.2.5计算机控制系统
2.3激光定向能量沉积设备的工效学优化设计
2.3.1激光定向能量沉积设备的情感融合优化设计
2.3.2激光定向能量沉积设备的操作任务分析
2.3.3激光定向能量沉积设备的人机交互界面优化
2.3.4激光定向能量沉积设备的工效学优化效果评价
2.4激光定向能量沉积设备的性能指标及应用
参考文献
第3章激光定向能量沉积的数据处理技术
3.1STL模型的建立与优化
3.1.1STL模型构造
3.1.2STL模型文件格式
3.1.3STL文件拓扑信息分析
3.1.4拓扑重建的数据结构
3.1.5STL文件拓扑信息重建
3.2基于STL模型的分层算法
3.2.1基于三角形信息组织形式的分层处理算法
3.2.2容错分层方法
3.2.3自适应分层方法
3.2.4一致性误差分层方法
3.3平行扫描路径规划方法
3.3.1平行扫描特点与问题
3.3.2自适应平行扫描路径规划
3.3.3基于温度分区的平行扫描路径规划方法
3.4环形扫描路径规划方法
3.4.1环形扫描路径生成算法
3.4.2层面轮廓的凸分解算法
3.4.3分区适应性环形扫描路径生成算法
参考文献
第4章激光定向能量沉积技术的工艺开发
4.1激光定向能量沉积成形过程的模拟仿真
4.1.1激光定向能量沉积成形过程的仿真模型构建
4.1.2宏观温度场的模拟仿真
4.1.3宏观应力场的模拟仿真
4.1.4热力耦合场的模拟仿真
4.1.5微观组织演化的模拟仿真
4.2激光定向能量沉积工艺参数优化
4.2.1激光定向能量沉积单因素试验优化设计
4.2.2激光定向能量沉积正交试验优化设计
4.2.3激光定向能量沉积响应面优化设计
4.2.4激光定向能量沉积逼近理想解排序法优化设计
4.2.5激光定向能量沉积非支配排序遗传算法优化设计
4.3激光定向能量沉积扫描策略优化
4.3.1扫描策略对成形零件质量精度的影响
4.3.2扫描策略对成形零件微观组织的影响
4.3.3扫描策略对成形零件力学性能的影响
参考文献
第5章激光定向能量沉积零件的热处理
5.1激光定向能量沉积GH4169合金热处理
5.1.1GH4169合金热处理工艺
5.1.2GH4169合金时效热处理显微组织
5.1.3GH4169合金固溶时效热处理显微组织
5.1.4GH4169合金固溶时效热处理力学性能
5.2激光定向能量沉积TC17钛合金热处理
5.2.1TC17钛合金热处理工艺
5.2.2TC17钛合金时效热处理组织
5.2.3TC17钛合金固溶时效热处理组织
5.2.4TC17钛合金固溶时效热处理力学性能
5.3激光定向能量沉积制件局部热处理方法
5.3.1GH4169合金局部热处理组织性能
5.3.2TC17钛合金局部热处理组织性能
参考文献
第6章激光定向能量沉积典型合金的组织性能
6.1激光定向能量沉积典型粉末材料
6.1.1典型金属材料
6.1.2金属粉末的表征
6.1.3金属粉末制备
6.1.4金属粉末特性及其对制件影响
6.2激光定向能量沉积合金组织
6.2.1镍基合金显微组织
6.2.2不锈钢显微组织
6.2.3钛合金显微组织
6.3激光定向能量沉积典型材料力学性能
6.3.1镍基合金力学性能
6.3.2不锈钢力学性能
6.3.3钛合金力学性能
6.4激光定向能量沉积钛基材料耐磨层摩擦磨损性能
6.4.1激光定向能量沉积制备耐磨涂层
6.4.2摩擦磨损测试及结果
6.4.3基材磨损机制
6.4.4沉积层表面磨损机制
6.4.5颗粒强化机制
6.4.6耐磨性强化机制
参考文献
第7章激光定向能量沉积过程的检测与控制
7.1激光定
前言/序言
前言
增材制造（3D打印）技术是近年来发展起来的新型制造技术。与传统减材制造过程截然相反，增材制造以三维数字模型为基础，将材料通过分层制造、逐层叠加的方式制造成三维实体，是集先进制造、智能制造、绿色制造、新材料、精密控制等技术于一体的新技术。增材制造技术从原理上突破了复杂异型构件制造的技术瓶颈，实现了材料微观组织与宏观结构的可控成形，从根本上改变了传统“制造引导设计、制造性优先设计、经验设计”的设计理念，真正实现了“设计引导制造、功能性优先设计、拓扑优化设计”。其制造材料涵盖了金属、非金属、陶瓷、复合材料等，制造尺度向大尺寸复杂构件与微纳精细结构两极化发展，制造地点由地表制造向星际、太空制造发展，应用领域由传统制造行业，如机械装备、航空航天、船舶海洋、国防军工、轨道交通等领域向新兴行业，如能源动力、生物医疗、康复产业、文物保护、文化创意、创新教育等领域纵深拓展。作为《中国制造2025》的发展重点，增材制造近几年蓬勃发展，围绕各领域重大需求发挥了显著的行业引领与示范作用。国内多家单位围绕增材制造技术陆续开展了较为深入的研究，依托“科研院所+上下游企业”立体化的产学研用合作模式，走出了具有中国特色的3D打印之路，为产业技术创新、军民深度融合、新兴产业、国防事业的兴起与发展开辟了巨大空间。
激光定向能量沉积是增材制造技术中极具前景的热点技术，该技术突破了传统制造技术对零部件材料、形状、尺度、功能等制约，在不需要工模具的情况下，可制造绝大多数复杂的结构，可覆盖全彩色、异质、功能梯度材料，可跨越宏观、介观、微观、原子等多尺度，可整体成形甚至取消装配。增材制造技术作为未来制造业发展战略的核心，制造业的持续快速发展需要大力普及增材制造相关专业知识与技能，提升增材制造相关领域研究人员与技术人员的科学素养与知识储备。目前与激光定向能量沉积技术相关的参考资料和学习材料主要以论文或专利为主，相关书籍也主要是普及基础知识、介绍传统工艺，而以完整的知识体系、前沿的科学技术呈现的专业书籍较为缺乏，将学者深耕专业领域多年的研究成果加以总结，撰写成专业书籍的则更为少见。
本书正是在此背景下进行创作的。作者团队在书中总结了其20多年来在增材制造领域的研究成果和产业化经验,汇集了其相关成果。全书共分11章，内容覆盖激光定向能量沉积技术的设备、软件、工艺、材料及应用等全流程，介绍了激光定向能量沉积技术的概念与原理、特点与作用以及发展历史，阐述了激光定向能量沉积的设备研制，按照工艺流程论述了激光定向能量沉积技术的前处理（数据处理）、工艺开发及后处理（热处理），介绍了激光定向能量沉积零件的组织性能特征，阐述了激光定向能量沉积的检测控制，论述了激光定向能量沉积中的再制造与绿色低碳制造，并例证了激光定向能量沉积技术在各领域的应用，最后展望了激光定向能量沉积技术的研究前沿与发展趋势。本书聚焦激光定向能量沉积领域的研究热点与前沿方向，兼顾该技术所涉及的前处理（数据处理）与后处理（热处理），融合激光熔覆技术拓展修复再制造工程应用，并创新性地将工效学优化及碳排放模型引入增材制造领域的科学研究之中，旨在展示增材制造领域的研究成果，推动增材制造技术产业化应用，提高增材制造从业人员的理论基础与专业素养，提升我国增材制造产业的整体技术水平和市场竞争力。
本书可为
激光增材制造领域的从业人员提供生产指导，还可为3D 打印工程、机械工程、工业工程、材料工程等相关领域的科研人员和高等院校相关专业的研究生提供理论帮助。
本书由沈阳工业大学刘伟军、张凯、王慧儒等著，金嘉琦主审，刘伟军统稿。全书是由沈阳工业大学教师撰写，具体分工如下：第1章由刘伟军、张凯撰写；第2、11章由张凯、邢飞撰写；第3章由卞宏友撰写；第4章由王蔚撰写；第5、7章由王慧儒撰写；第6章由于兴福撰写；第8、9章由姜兴宇撰写；第10章由李强撰写。
由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
作者
于沈阳
