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3、Inconel718（GH4169／UNS N07718）是什么材質
西門子瑞典芬斯蓬工廠：3D打印革命下的燃氣輪機制造
芬斯蓬工廠負責生產功率從15MW到50MW（1MW，即從SGT-500到SGT-800的5個型號，此外，英國生產的更小功率SGT-300和SGT-400，以及北美生產的航改型燃氣輪機 Industrial，也會運至芬斯蓬工廠成套，工業流程中產生的氫氣或合成氣是潛在的燃氣輪機燃料，西門子Finspong工廠希望能夠利用這些氣體為汽。
但是由于在使用時這些氣體需要通過燃燒器進行均勻混合，而現有的燃燒器無法達到這樣的效果，所以西門子一直無法將這些氣體加以利用，而經過設計優化的3D打印燃燒器解決了氣體均勻混合的，西門子芬斯蓬工廠生產和組裝的上百噸重的燃氣輪機，包括全球銷量超過325臺的SGT－800。
會被整體裝車，運向北雪平港，從波羅的海出發，輸往世界各地的客戶，這是一種名為選擇性激光熔融的增材制造技術，與激光燒結技術相比，選擇性激光熔融3D打印機控制激光在鋪設好的粉末上方，選擇性地對粉末進行掃描。
將金屬粉末加熱到完全熔融后成型，不需要黏合劑，成型的金屬零件致密度和力學性能都更好，總體來說，3D打印在注入燃氣輪機這樣的精密設備領域可發揮的空。
從合金的結晶控制，到零件的精密性和復雜性實現，3D打印不僅僅推動了工業再設計，還在生產和修復過程中節約了生產資源，并通過提高最終產品的性能，帶來更大的發電效益發揮除了一兩撥千斤的價值，燃氣輪機是以連續流動的氣體帶動葉輪高速旋轉的內燃式。
重型燃氣輪機是大型天然氣發電廠的核心裝備，也是公認最難制造的機械裝備之一，其核心關鍵技術為西門子、GE等制造業巨頭掌握，目前芬斯蓬工廠還開始為第三方提供3D打印服務，西門子還為克爾斯科核電站的水泵更換了一個葉輪，3D打印葉輪的直徑為108mm，用來替換克爾斯科核電站水泵中的舊葉輪。
在葉輪的原始設計缺失的情況下，西門子的工程師采用逆向工程技術創建了葉輪的數字化模，然后通過西門子增材制造工廠中的3D打印設備將葉輪制，在替換舊葉輪之前，克爾斯核電站和一個獨立機構對3D打印葉輪進行了測試，測試方法包括CT掃描，以確定它的適用性，測試結果表明。
3D打印替換部件的材料性能甚至優于之前的葉輪，西門子為克爾斯科核電站提供3D打印的葉輪備件，體現出3D打印技術為能源裝備制造備品備件的便利性，即在備件已經停產并且沒有原始設計的情況下，能源裝備中出現問題的零部件仍能及時的得到更換，位于英國的葉片孵化器，3D打印除了用于生產和維修，在加快原型設計方面的作用是不容忽視的。
更快地設計，這是每個工程師的終極夢想，而通過數字建模和3D打印技術，使得設計的迭代過程變得迅速，查找往期文章，請登陸www.51shape.com。
在首頁搜索關鍵詞，網站投稿請發送至editor@51shape.co，葉片的加工技術則來自與西門子收購的Material，Materials Solutions的核心競爭力，最擅長的領域包括Inconel 625，Inconel 718。
以及鎳基合金包括Hasteloy X，C263，C1023，CM247LC，通過實現對材料在加工過程中的控制，Materials Solutions發展了自己的，不僅是性能優越。
而且其幾何形狀也是通過傳統加工方 式無法實現的，芬斯蓬與燃氣輪機，內容參考：3D科學谷、澎湃新聞，芬斯蓬這座人口不過萬余的瑞典東約特蘭省小城，與燃氣輪機產業有著超過一個世紀的淵源，芬斯蓬向東半小時車程，是東部港口城市北雪平。
有“瑞典的曼徹斯特”之稱，不過，發電領域給3D打印工藝提出了更高的要求，以燃氣輪機為例，首先。
零件熱負荷接近于普通金屬的熔點，其次，渦輪葉片所承受的離心力是凈重力的10000倍，最后，葉片尖端的線速度接近聲速，這個區域是瑞典工業化起源地之一，16世紀，德格爾家族看中了芬斯蓬的森林和河流資源。
在山上一塊巖石裸露的平地建立工廠，為皇室生產大炮和炮彈，1913年，芬斯蓬工廠開始生產渦輪機，工廠幾易其主，但渦輪機產業始終不變，迄今為止。
芬斯蓬工廠售出超過800臺燃氣輪機，2300臺蒸汽輪機，其中95%的產品向100多個國家出口，這些經過3D打印設計優化的燃燒器，支持更高燃燒溫度，可以處理高達60%的氫與天然氣的共燃。
由于氫氣比天然氣便宜，相比起純天然氣燃料，每年可以節省300萬歐元，2016年2月，西門子投資2000多萬歐元，將芬斯蓬一處遷出的學校改造成了西門子工業型燃氣輪機。
負責燃氣輪機零部件的快速原型設計、快速維修和快速生，2016年7月，3D打印零件開始商業化制造，從生產效益到產品效益的提升，西門子芬斯蓬工廠通過增材制造用于燃氣輪機的原型設計，西門子提供的數據顯示。
增材制造使生產資源使用減少了63%，維修速度提升60％，交貨期縮短50%，英國林肯工廠在3D打印燃氣輪機葉片上取得的進展，與西門子2016年收購的英國3D打印公司Mater，后者專門生產渦輪機高溫應用的高性能部件，3D打印的每一層金屬厚度大約在0.02mm到0.0，比頭發絲還細。
正在打印的這個燃氣輪機零件，共由9000多層構成，算法可以檢測每一層出現的漏洞，然后實現自我修正，西門子于2003年收購工廠，成為北雪平和芬斯蓬最大的私營雇主。
芬斯蓬市中心人口只有數千，而西門子工廠雇傭了3300員工，將近一半為當地人，以往通過鑄造工藝制造的燃燒器由幾個拆分的部件焊接而，通過這種燃燒器僅可在空氣中混入幾個百分點的氫氣。
選擇性激光熔化3D打印技術則為燃燒器的設計優化提供，經過優化后的燃燒器擁有一個外壁和一個框架結構的內壁，這個復雜的雙壁結構零部件最終通過金屬3D打印設備一，不需要將幾個單獨的部件焊接在一起，根據3D科學谷的市場研究，早在2008年西門子Finspong-芬斯蓬工廠的，限于當時成本與技術的限制。
3D打印技術僅被用于制造產品原型，在經過5年的發展和經驗積累之后，2013年分布式發電服務部門已將3D打印的應用拓展，如今這些應用已經融入到芬斯蓬工廠的日常生產工藝中，本期，我們結合參考澎湃新聞走訪西門子瑞典芬斯蓬的近距離視。
透過泛出綠光的玻璃窗口，可以看到4個光點正沿著特定的路徑，在一層白色的粉末上快速移動，留下凝固成型的銀灰色金屬圖案，接著，工作平臺向下降低一級，一條金屬片掃過整個平臺，重新鋪滿金屬粉末。
進行新一層的金屬圖案繪制，3D打印注入燃氣輪機新活力，燃氣輪機是重要的發電裝備，由壓氣機、燃燒室、渦輪三大部分組成，其中燃燒室由外殼與內部的火焰筒、燃燒器組成，燃燒氣體通過燃燒室端部燃料入口進入燃燒室火焰筒與壓，實現膨脹做功，燃燒室是燃氣輪機中的重要部件。
它們設計難度大、材料昂貴，加工工藝復雜，燃氣輪機的可靠性在很大程度上取決于這些部件的制造水，（更多信息，請參考3D科學谷發布的《3D打印與高溫合金白皮書》，芬斯蓬工廠現有的12臺3D打印機，來自德國EOS公司，其中。
有4臺是專門適應西門子的需求，進行過軟件改造的定制修復打印機，芬斯蓬工廠此前長期回收磨損的燃氣輪機零件，進行修復，像前文提到的曾由13個部件和18個焊接點組成和燃燒，以往需要大規模的切斷、重鑄，現在。
定制的3D打印機只需要截去頂部的24mm，快速打印，交貨時間縮短60%，燃氣輪機方面，除了芬斯蓬工廠，在西門子的另一個燃氣輪機工廠——英國林肯工廠。
3D打印技術對SGT-400燃氣輪機的葉片進行了重，葉片設計具有完全改進的內部冷卻幾何制造，利用多晶鎳超合金粉末制造，并改進了冷卻性能，在滿負荷核心機測試中，葉片被高于1250攝氏度的高溫氣體包圍，每分鐘13000轉，增材制造可以實現優良的機械性能。
粉末狀原材料細晶組織，在微觀結構上各向異性需要的控制和引導，西門子葉片的批量生產通過位于美國Worcester，芬斯蓬工廠目前采用3D打印制造的燃氣輪機零件，集中在燃燒室部分，SGT-800燃燒室前端，在傳統生產過程中，這個部位由13個部件和18個焊接點組成。
而3D打印技術將其作為整體打印，生產時間由數月縮短到一兩周，不僅僅將3D打印技術用于燃燒器的制造，芬斯蓬工廠還將3D打印技術用于燃燒器的修復，燃燒器工作在一個極端高溫的環境下，西門子的服務工程師會在燃燒器工作3萬小時之后將其拆，然后送到Finsopong工廠進行修復，在這里。
工程師將燃燒器頂部去除掉一部分，然后通過近凈形3D打印技術直接將需要修復和重建的部，大約20小時之后，舊的燃燒器就修復完成了，隨后工程師就可以盡快將修復好的燃燒器安裝回去，盡可能降低因停機帶來的損失，通過這種方式。
西門子不僅可以對燃燒器按照原有設計進行修復，還可以根據客戶要求按照最新優化的設計方案對燃燒器進，穿上安全服、戴上護目鏡才能進入的工作間，大致分為原型設計、打印、維修和后期處理四個區域，共配有12臺來自于德國EOS公司的3D打印機。
3D打印材料及其應用概述
本文選自《物理》2018年第11期，圖3 3D打印的C919 中央翼緣條，水凝膠的3D打印方法包括光固化成形及直寫成形(Di，DIW)，用于光固化成形的水凝膠成分與光敏樹脂類似，包括溶劑、單體、交聯劑、光引發劑等，可以添加無機填料以實現水凝膠性能的調控，直寫成形是3D打印水凝膠更普及的一種形式。
打印時將水凝膠置于注射器中，采用電腦根據設計的結構控制注射器運動及擠出，擠出的水凝膠在外界條件的刺激(溫度、水分、pH、光，為了滿足3D打印的要求，通常要求水凝膠的固化速度足夠快。
或者流變性能滿足在打印時不發生變形，才能實現成功的打印，目前，商業化的水凝膠打印材料較少，大多數都處于實驗室研制階段，3D 打印技術，也被稱為增材制造(Additive Manufac，AM)技術。
是一項起源于20 世紀80 年代集機械、計算機、數，該技術的基本原理是根據三維實體零件經切片處理獲得的，以點、線或面作為基本單元進行逐層堆積制造，最終獲得實體零件或原型，增材制造區別于傳統的減材(如切削加工)和等材(如鍛，可以實現傳統方法無法或很難達到的復雜結構零件的制造，并大幅減少加工工序。
縮短加工周期，因此得到了世界各地科研工作者的廣泛關注，根據2018 年的Wohlers Report 報，金屬增材制造產業有了明顯發展，文中指出，2017 年售出1768 套金屬3D 打印設備，相比2016 年的983 套增長了將近80%。
作為3D打印中非常重要的材料，金屬材料在汽車、模具、能源、航空航天、生物醫療等行，圖1 胸骨假體CAD模型及實物，先進陶瓷是一類采用高純度原料、可以人為調控化學配比，相比傳統陶瓷在力學性能上有顯著提高并具有傳統陶瓷不，先進陶瓷從用途上可分為結構陶瓷和功能陶瓷，結構陶瓷常用來制造結構零部件。
要求有較高的硬度、韌性、耐磨性和耐高溫性能，功能陶瓷則用來制造功能器件，如壓電陶瓷、介電陶瓷、鐵電陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷，從化學成分上先進陶瓷可以分為氧化物陶瓷和非氧化物陶，為了獲得更高性能的陶瓷，不僅需要對其成分進行優化改良，也對制造工藝提出了更高的要求，成形作為陶瓷制造中重要的一環。
3D打印先進陶瓷也受到了越來越多研究者的關注，圖6 DIW技術制備透明石英玻璃流程圖，鎳基合金是一類發展最快、應用最廣的高溫合金，其在650～1000°C 高溫下有較高的強度和一定，廣泛用于航空航天、石油化工、船舶、能源等領域。
例如，鎳基高溫合金可以用在航空發動機的渦輪葉片與渦輪盤，常用的3D打印鎳基合金牌號有Inconel 625，水凝膠是一種具有交聯三維網絡的高分子結構，能夠吸收并保持大量的水分(可達99%)。
根據聚合物來源的不同，可分為天然水凝膠與合成水凝膠，前者如明膠、瓊脂、海藻酸鈉等具有較高的溶脹性，機械性能相對較差，限制了其應用范圍，后者由于水凝膠的成分、結構、交聯度可調，使得合成水凝膠的各項性能可以在較大范圍內進行調控。
同時，合成水凝膠重復性好，能夠進行大規模的生產制造，因此得到國內外研究人員的廣泛關注，碳化物和氮化物陶瓷是非氧化物陶瓷的代表，具有高溫力學性能優異、熱穩定性良好、硬度高等優點，但目前碳化物和氮化物是3D打印的難點。
主要原因如下：(1)碳化物、氮化物熔點很高甚至無熔，難以采用高能束直接熔化成形，(2)碳化物、氮化物在高溫環境下易與氧發生反應生成，影響制件的高溫性能，(3)3D打印中所使用的大多為有機粘結劑。
成形后有機殘碳難以完全去除，影響致密化過程，目前較有效的碳化物、氮化物3D 打印方法主要有SL，SLS是目前研究較多的碳化物和氮化物的3D打印方法，SLS 使用的碳化物、氮化物的材料主要包含無機粉體。
無機粉體可以是碳化物、氮化物本身(可含助燒劑)或者，在制得素坯后，通過一定的后處理得到所需的碳化物、氮化物陶瓷零件，例如SiC 陶瓷可以通過兩種方式獲得：一是通過SL，之后向骨架中浸滲樹脂、熱解后生成多孔碳。
最后通過滲硅得到SiC陶瓷，二是通過成形高分子骨架，熱解之后得到C 骨架，然后通過滲硅得到SiC 陶瓷，然而這兩種方式都不能確保反應完全進行得到純SiC相，其中的殘Si 或者殘C都會對SiC 陶瓷的性能產生，粘土礦物是應用最為廣泛的陶瓷原料。
其特性是與水混合之后具有可塑性，這種可塑性是許多常用的成形工藝的基礎，將粘土加入適量的水制成可塑性良好的陶泥后，便可以進行擠出3D打印，采用擠出3D打印工藝制造的陶瓷器件能夠保留3D打印，具有獨特的美感。
成形后的陶瓷坯體經過烘干、燒結、上釉之后就能得到陶，這種工藝和耗材成本不高，適合于教育及文化創意行業，除此之外，在一些特殊的應用場合還會有一些其他的需求，如應用于鑄造的光敏樹脂要求低灰分甚至無灰分。
再如應用牙科矯形器或植入物制造的樹脂要求對人體無毒，目前市面上銷售的光敏樹脂種類多樣，能夠滿足不同領域的需求，按照聚合體系劃分，可以分為自由基聚合和陽離子聚合，兩者的聚合機理和依靠的活性基團各不相同，自由基聚合依靠光敏樹脂中的不飽和雙鍵進行聚合反應，而陽離子聚合依靠光敏樹脂中的環氧基團進行聚合反應。
自由基聚合體系固化速度快，原料成本低，但在空氣中存在一定程度的氧阻聚效應，會對固化性能及零件性能產生影響，陽離子聚合體系則無氧阻聚效應，固化收縮小甚至無收縮。
但對水分很敏感，且原料成本較高，所以目前3D打印中使用的光敏樹脂以自由基聚合體系為，鋁合金密度低，耐腐蝕性能好。
抗疲勞性能較高，且具有較高的比強度、比剛度，是一類理想的輕量化材料，3D 打印中使用的鋁合金為鑄造鋁合金，常用牌號有AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlS，韓國通信衛星Koreasat-5A及Koreasa。
不僅由原來的多個零件合成一個整體制造，零件重量比原設計降低22%，制造成本降低30%，生產周期縮短1—2個月，為了滿足3D 打印的工藝需求，金屬粉末必須滿足一定的要求，粉末的流動性是粉末的重要特性之一。
所有使用金屬粉末作為耗材的3D打印工藝在制造過程中，金屬粉末的流動性直接影響到SLM、EBM 中的鋪粉，若流動性太差會造成打印精度降低甚至打印失敗，粉末的流動性受粉末粒徑、粒徑分布、粉末形狀、所吸收，一般為了保證粉末的流動性。
要求粉末是球形或近球形，粒徑在十幾微米到一百微米之間，過小的粒徑容易造成粉體的團聚，而過大的粒徑會導致打印精度的降低，此外，為了獲得更致密的零件，一般希望粉體的松裝密度越高越好，采用級配粉末比采用單一粒徑分布的粉末更容易獲得高的。
目前3D打印所使用的金屬粉末的制備方法主要是霧化法，霧化法主要包括水霧化法和氣霧化法兩種，氣霧化制備的粉末相比于水霧化粉末純度高、氧含量低、，是高性能及特種合金粉末制備技術的主要發展方向，PCL 是一種無毒、低熔點的熱塑性塑料，PCL絲材主要作為兒童使用的3D打印筆的耗材。
因成形溫度較低(80~100°C)而有較高的安全性，值得一提的是，PCL具有優異的生物相容性和降解性，可以作為生物醫療中組織工程支架的材料，通過摻雜納米羥基磷灰石等材料還能夠改善力學性能及生。
此外PCL 材料還具有一定的形狀記憶效應，在4D打印方面有一定的潛力，圖4 通訊衛星上使用的3D打印輕量化構件，鈦及鈦合金以其顯著的比強度高、耐熱性好、耐腐蝕、生，成為醫療器械、化工設備、航空航天及運動器材等領域的，然而鈦合金屬于典型的難加工材料。
加工時應力大、溫度高，刀具磨損嚴重，限制了鈦合金的廣泛應用，而3D打印技術特別適合鈦及鈦合金的制造，一是3D打印時處于保護氣氛環境中，鈦不易與氧、氮等元素發生反應，微區局部的快速加熱冷卻也限制了合金元素的揮發。
二是無需切削加工便能制造復雜的形狀，且基于粉材或絲材材料利用率高，不會造成原材料的浪費，大大降低了制造成本，目前3D打印鈦及鈦合金的種類有純Ti、Ti6A14，可廣泛應用于航空航天零件(圖3)及人工植入體(如骨。
牙齒等)，DIW和SLA技術所使用的材料多為聚合物陶瓷前驅體，在成形后利用裂解反應得到目標陶瓷，陶瓷前驅體的常用類型有聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硼氮烷，相應裂解產物為碳化硅、氮化硅(碳氮化硅)、氮化硼和，美國HRL實驗室通過SLA技術成形出復雜結構的前驅，熱解后得到強度及耐熱性能優異的SiOC 陶瓷(圖8，香港城市大學呂堅教授團隊采用彈性硅橡膠(PDMS)。
采用DIW技術成形后得到具有彈性的陶瓷前驅體，該前驅體能夠在經過設計的受力方式下產生預期的變形，再經過高溫裂解后得到SiOC 陶瓷制品(圖9)，在全球首次實現了陶瓷的4D打印，PLA 和ABS 是FDM 最常用的耗材，因價格便宜而十分普及，ABS 是常見的工程塑料，具有較好的機械性能。
但3D 打印條件要求苛刻，在打印過程中容易產生翹曲變形，且易產生刺激性氣味，PLA 是可降解的環保塑料，打印性能較好，是一種較為理想的3D 打印熱塑性聚合物。
已廣泛應用于教育、醫療、建筑、模具設計等行業，此外，PLA 還具有良好的生物相容性，加入羥基磷灰石改性的PLA可用于組織工程支架的制造，傳統的水凝膠已經在制造隱形眼鏡、創傷修復中取得了較。
水凝膠作為組織工程的理想材料，在該領域的應用前景十分廣闊，除此之外，水凝膠還可以作為傳感器的材料，這是利用了它的膨脹行為和擴散系數隨著周圍環境變化的，傳統水凝膠成形主要依靠模具，無法制造復雜結構。
采用3D 打印技術成形水凝膠，不僅能夠實現復雜形狀的制造，還能實現復雜孔隙甚至梯度結構的制造，使得3D打印的水凝膠具有傳統制造方式無法獲得的性能，此外，水凝膠中可以加入活細胞，使得3D打印人體器官成為可能。
3D 打印技術最早應用于各類原型的快速制造，故在早期也被稱為快速原型技術(Rapid Prot，RP)，早期的3D打印技術由于材料種類的限制，大多使用有機高分子材料，其機械、化學性能大多難以滿足實際應用的需求，隨著材料技術與裝備技術的發展。
將該技術應用于終端零件制造的愿望越來越迫切，因此不僅對3D打印裝備提出了更高的要求，對3D打印材料各項性能的要求也日益提高，鈷基合金也可作為高溫合金使用，但因資源缺乏，發展受限，由于鈷基合金具有比鈦合金更良好的生物相容性，目前多作為醫用材料使用。
用于牙科植入體和骨科植入體的制造，目前常用的3D 打印鈷基合金牌號有Co 212、C，3D 打印所使用的金屬絲材與傳統的焊絲相同，理論上凡能在工藝條件下熔化的金屬都可作為3D 打印，絲材制造的工藝很成熟，材料成本相比粉材要低很多。
TPU 是一種具有良好彈性的熱塑性聚合物，其硬度范圍寬且可調，有一定的耐磨性、耐油性，適用于鞋材、個人消費品、工業零件等的制造，結合3D打印技術可以制造出傳統成形工藝難以制造的復，使得制件擁有獨特且可調控的力學性能，采用SLS 工藝打印的多孔結構TPU鞋墊的彈性性能。
圖7 SLA技術制備透明石英玻璃流程圖，傳統陶瓷可以定義為組成硅酸鹽工業的那些陶瓷制品，主要包括粘土、水泥及硅酸鹽玻璃等，傳統陶瓷的原料多為天然的礦物原料，分布廣泛且價格低廉。
適合于日用陶瓷、衛生陶瓷、耐火材料、磨料、建筑材料，傳統陶瓷的成形大多需要模具，將3D打印工藝應用于陶瓷或玻璃制品的制造中，可以實現陶瓷制品的定制化，提高附加值，并有可能賦予其獨特的藝術價值，3D打印用光敏樹脂主要采用的是自由基聚合的丙烯酸酯，商業化的丙烯酸酯有多種類型。
需要根據不同的需求對配方進行調整，總體而言，3D 打印用的光敏樹脂有以下幾點要求：(1)固化前，一般要求可見光照射下不發生固化，(2)反應速度快，更高的反應速率可以實現高效率成形。
(3)粘度適中，以匹配光固化成形裝備的再涂層要求，(4)固化收縮小，以減少成形時的變形及內應力，(5)固化后具有足夠的機械強度和化學穩定性。
(6)毒性及刺激性小，以減少對環境及人體的傷害，圖2 模具隨型冷卻流道示意圖，3D 打印材料是3D 打印技術重要的物質基礎，它的性能在很大程度上決定了成形零件的綜合性能，發展至今，其材料種類已經十分豐富，主要種類包括聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料等。
本文將結合幾種3D打印材料研究及應用的最新進展，分別對3D打印用聚合物材料、金屬材料和陶瓷材料進行，玻璃是一種非晶態材料，其成形方式與陶瓷材料不同，由于玻璃在成形時處于熔融態。
通常以吹制、壓制、拉制、輥壓或鑄造等方式進行成形，較為成功的玻璃3D打印工藝是FDM工藝，打印時熔融玻璃儲存在高溫坩堝中，通過擠出頭擠出冷凝成形，該工藝可以實現透光性良好的玻璃制品，但由于目前玻璃打印的條件較為苛刻。
尚未獲得普及，鐵基合金是3D 打印金屬材料中研究較早、較深入的一，較常用的鐵基合金有工具鋼、316L 不銹鋼、M2 ，鐵基合金使用成本較低、硬度高、韌性好，同時具有良好的機械加工性，特別適合于模具制造，3D打印隨形水道模具是鐵基合金的一大應用，傳統工藝異形水道難以加工。
而3D打印可以控制冷卻流道的布置與型腔的幾何形狀基，能提升溫度場的均勻性，有效降低產品缺陷并提高模具壽命，形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，SMA)是一類形狀記憶材料，具有在受到某些刺激(如熱、機械或磁性變化)時“記憶，SMA在機器人、汽車、航空航天、生物醫療等領域有著。
NiTi 合金是目前發展比較成熟的SMA，但NiTi 合金是難加工材料，將3D 打印技術應用于SMA 零件的制造，不僅有望解決SMA的加工難題，還能實現傳統工藝無法實現的復雜點陣結構的制造，近年來有不少學者對NiTi 合金的SLM工藝進行了，目前。
SLM打印的NiTi 合金零件已經顯示出良好的形狀，在8 次壓縮循環后具有約5％的可恢復應變，此外，SLM成形的NiTi 樣品的形狀記憶行為與時效工藝，經350°C—18 h 時效的樣品展現出了幾乎完美，基于粉體的3DP和SLS 利用液態或低熔點有機粘結。
由于得到素坯致密度較低，在燒結過程中難以實現完全的致密化，多用于成形多孔陶瓷，SLS 與等靜壓技術結合的工藝和基于漿料的SLS ，實現致密氧化物陶瓷的制造，圖5 NASA ACME計劃：太空3D打印建筑物假。
摘要 3D打印材料是3D打印技術重要的物質基礎，種類范圍主要包括聚合物材料、金屬材料、陶瓷材料等，文章首先簡要介紹了目前3D打印的各類常見材料，然后分別介紹了它們的特點、性能要求及相關應用情況，最后，結合研究的最新進展，對3D打印新材料及其前景進行展望，PA是一種半晶態聚合物。
經SLS成形后能得到高致密度且高強度的零件，是SLS 的主要耗材之一，SLS中所使用的PA需具有較高的球形度及粒徑均勻性，通常采用低溫粉碎法制備得到，通過加入玻璃微珠、粘土、鋁粉、碳纖維等無機材料可制，這些無機填料的加入能顯著提高某些方面的性能。
如強度、耐熱性能、導電性等，以滿足不同領域的應用需求，3D 打印金屬材料主要有粉末形式和絲材形式，粉末材料是最常用的材料，可用于激光選區熔化(Selective Laser，SLM)、激光近凈成形(Laser Enginee。
LENS)、電子束選區熔化(Electron Be，EBM)等多種3D打印工藝，絲材則適合于電弧增材制造(Wire and Arc，WAAM)等工藝，陶瓷材料是人類使用的最古老的材料之一，但在3D打印領域屬于比較“年輕”的材料，這是因為陶瓷材料大多熔點很高甚至無熔點(如SiC、，難以利用外部能場進行直接成形。
大多需要在成形后進行再處理(烘干、燒結等)才能獲得，這便限制了陶瓷材料3D打印的推廣，然而其有硬度高、耐高溫、物理化學性質穩定等聚合物和，在航天航空、電子、汽車、能源、生物醫療等行業有廣泛，作為一種無須模具的成形方式，3D打印比傳統的成形方式有更高的結構靈活性，有利于陶瓷的定制化制造或提高陶瓷零件的性能。
下面分別以傳統陶瓷和先進陶瓷介紹3D打印中的陶瓷材，覆膜砂是鑄造產業中常用的造型材料，但傳統的覆膜砂需要借助模具進行成形，模具的形狀復雜程度有限且生產成本高，不適合小批量鑄件的生產，3D打印技術可以實現鑄型(芯)的整體制造。
省去了傳統鑄型(芯)多塊拼接的過程，節約時間成本的同時，提高了鑄件精度，熱塑性聚合物是最常見的3D 打印材料之一，常見的3D打印用熱塑性聚合物有丙烯腈-丁二烯- 苯。
3D 打印材料發展至今，經歷了從聚合物材料、金屬材料到陶瓷材料的發展過程，目前每個領域仍不斷有新材料出現，體現了3D打印技術的活力，盡管目前3D打印材料的類別已經涉及大部分材料體系，但能夠成功應用于3D打印的材料與現在龐大的材料體系。
面對未來3D打印結構功能一體化的發展趨勢，需要在3D打印新材料、3D打印新技術和3D打印新裝，除了3D打印新材料的開發外，3D打印材料的標準化和產業化也是3D打印材料發展所，隨著3D打印材料、工藝、裝備的持續發展，3D 打印技術將更有力地支撐我國向制造強國邁進的步。
按照材料種類劃分，3D打印金屬材料可以分為鐵基合金、鈦及鈦基合金、鎳，DIW 使用的耗材為適合于擠出的陶瓷膏體，多用于羥基磷灰石、磷酸鈣、生物玻璃等生物陶瓷的組織，將經過親水處理的納米石英粉末、四乙二醇二甲醚和PD。
通過DIW 打印、干燥和燒結后，可制造出高透明度的石英玻璃(圖6)，陶瓷的SLA技術最早是從陶瓷的流延成形和凝膠注模技，制件精度高、表面質量和性能好，是目前3D打印技術中發展和推廣最快的技術，一些公司已經推出了商業化的3D打印設備及配套耗材。
SLA 陶瓷材料以高固含量陶瓷光敏漿料/膏體為主，常用材料有氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、羥基磷灰石、磷酸，雖然適用于SLA的氧化物陶瓷種類比較豐富，但如何使用SLA技術制造出復雜形狀的透明陶瓷一直是，德國卡爾斯魯厄理工學院以高純度納米熔融石英和光敏樹。
利用SLA 技術制造出素坯，經過1300°C燒結制得具有高透光性的透明熔融石英，氧化物陶瓷物理化學性能穩定，燒結工藝比較簡單，是陶瓷3D打印研究最多的材料，適用氧化物陶瓷的3D 打印工藝種類也最多，3DP、SLS、FDM、DIW、SLA、SLM、L，其他金屬材料如銅合金、鎂合金、貴金屬等需求量不及以。
但也有其相應的應用前景，銅合金的導熱性能良好，可以制造模具的鑲塊或火箭發動機燃燒室，NASA采用3D打印技術制造了由GRCop-84 ，內壁采用SLM工藝制造。
再以電子束熔絲沉積完成外壁的制造，該燃燒室經過全功率點火測試后，仍然保持良好的形狀，證明了3D打印工藝在節約大量時間和工藝成本的基礎上，取得了與傳統工藝同樣的效果，鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬。
且具有良好的生物相容性和可降解性，其楊氏模量與人體骨骼也最為接近，可作為輕量化材料或植入物材料，但目前鎂合金3D打印工藝尚不成熟，沒有進行大范圍的推廣。
貴金屬如金、銀、鉑等多應用于珠寶首飾等奢侈品的定制，應用范圍比較有限，FDM的耗材是陶瓷粉體與熱塑性高分子混合制得的絲材，一般固含量在50 vol%以上，但因制絲成本高、制件精度低等原因，FDM工藝很少使用，根據3D 打印方法的不同。
要求材料的形態也有所不同，熔融沉積成形(Fused Deposition M，FDM)使用的是絲材，激光選區燒結(Selective Laser Si，SLS)則使用的是粉材。
由于工業上常用的聚合物原料大多以顆粒為主，制成絲材或粉材都要進行二次加工，提高了3D打印耗材的使用成本，目前也有一些單位開始研發以顆粒為原料的3D打印裝備，下面對幾種有代表性的材料進行介紹，將上述擠出3D 打印設備進行放大，便可采用混凝土作為耗材進行房屋建筑的3D打印，為保證3D打印建筑的順利實施。
3D打印中所使用的混凝土材料比傳統混凝土要求更高，如傳輸和擠出過程中要有足夠的流動性，擠出之后要有足夠的穩定性，硬化后要有足夠的強度、剛度和耐久性等，3D 打印混凝土不僅可以應用于非線性、自由曲面等復，在未來空間探索中有望就地采用資源進行基地的建造 (，高嶺土、堇青石等作為原料的多孔或蜂窩陶瓷常用作催化。
采用SLS或三維噴印(Three-Dimensio，3DP)成形出宏觀復雜孔道，利用造孔劑進一步獲得微觀多孔結構，可以獲得兼具宏觀及微觀孔隙結構的多孔陶瓷，SLS 和3DP 均以粉體作為原材料，要求陶瓷粉末的流動性良好。
3DP用粉末可以采用噴霧造粒得到，SLS 粉末因需加入低熔點粘結劑，可采用機械混合法或覆膜法進行制備，3D打印用聚合物材料主要包括光敏樹脂、熱塑性塑料及，紙張、淀粉、糖、巧克力等也可納入聚合物材料的范疇，部分學者及企業對其進行了3D打印研究。
但因篇幅所限文中不進行展開介紹，圖8 SLA制備SiOC前驅體陶瓷流程圖，圖9 4D打印的彈性前驅體衍生陶瓷折紙結構，關鍵詞 3D打印，聚合物。
金屬，陶瓷，光敏樹脂是最早應用于3D打印的材料之一，適用于光固化成形(Stereolithograph，SLA)，主要成分是能發生聚合反應的小分子樹脂(預聚體、單體，其中添加有光引發劑、阻聚劑、流平劑等助劑，能夠在特定的光照(一般為紫外光)下發生聚合反應實現。
光敏樹脂并不算一種新的材料，與其原理類似的光刻膠、光固化涂料、光固化油墨等已經，在涂料領域，光固化技術因具有固化速度快、固化性能優異、少污染、，但應用于3D打印的樹脂固化厚度(一般>25 μm)，其在配方組成上與傳統的光固化涂料、油墨等有所區別。
PEEK 是一種半晶態聚合物，具有高熔點(343°C)和優異的力學性能，生物相容性也十分出色，是目前研究較熱的3D 打印材料，純PEEK 的楊氏模量為3.86±0.72 GPa。
經碳纖維增強后可達21.1±2.3 GPa，與人骨的楊氏模量最為接近，可以有效避免植入人體后與人骨產生的應力遮擋以及松動，是一種理想的骨科植入物材料，采用3D 打印技術制造的PEEK 植入體(圖1)能，目前國內3D打印PEEK植入物已經在臨床上取得了較，直接SLS、SLM和LENS技術具有一些相同點，均是利用高能激光束燒結或熔化氧化物陶瓷粉末進行成形。
但目前這些方法尚不成熟，存在熱應力大、制件易產生缺陷、精度較低等問題。
Inconel718（GH4169／UNS N07718）是什么材質
圖 17 是普通磨削時，磨削深度 ap=100 μm 和ap=50 μm ，磨削殘余應力主要集中在表面很薄的一層(2 mm 之，且分布形態與溫度梯度分布一致，與大多數國內外學者研究結果相符，ap=100 μm。
表面最大拉應力 σsurf≈350 MPa，拉應力作用層深度 δ≈2 mm，ap=50 μm，σsurf≈80 MPa，δ≈0.5 mm，可見，普通磨削在表面形成較大的殘余拉應力。
通過圖 12 所建立的復合磨削工藝試驗平臺，進行了一系列磨削殘余應力調控試驗，磨削表面殘余應力通過 XRD 高溫合金測量設備 X，沿磨削表面以下深度方向的殘應力則通過線切割切塊、拋，圖 25 是 f=37.5 kHz。
v=5 mm/s 時，普通磨削和復合磨削工藝下的工件表面殘余應力隨磨削深，可以看出，強化感應加熱工藝的存在，比無感應加熱的普通磨削下所獲得的表面殘余應力都要低，且表面殘余應力與磨削參數ap 呈遞增關系，感應電流 I 增大 400 A，表面殘余應力約降低80 MPa。
ap=10 μm時，I=800 A和I=1 200 A 均可獲得表面殘，如圖 24 中的有限元素真實調控結果相同，鎳基高溫合金 Inconel718 具有杰出的高溫，廣泛應用于航空制作工業[1]，Inconel718 合金零件所占的重量比在 CF。
CY2000 發動機中占 56%，PW4000 發動機 中占 57%[2]，Inconel718 主要應用于燃氣渦輪發動機 渦，作業溫度為 550～650 ℃[2]，Inconel718 葉片的終究加工工藝通 常為磨。
而磨削往往會在外表構成較大的殘余拉 應力，因此會大幅降低零件的作業執行功能，特別是 是疲勞強度和壽數[3-4]，(2) 選用實際工業中常用的 f，采用有限元仿真和試驗標定后的液氮表面冷卻 HTC，進行了感應電流 I 和速度 v 對最終殘余應力的試。
f=37.5 kHz，v=5 mm/s，ap=10 μm 時，I =800 A 和I=1 200 A 均可獲得表，f=37.5 kHz，I=800 A，ap=10 μm 時。
v=10 mm/s 和 v=5 mm/s 均可獲得，(4) 為了獲取更多常用磨削深度范圍內的表面殘余壓，繼續進行了感應電流 I 的試驗和有限元仿真調控，I=1 200 A 試驗條件下，ap≤30 μm的磨削參數范圍，均可獲得表面殘余壓應力。
I=1 900 A 有限元仿真結果表明，ap≤40 μm 均可獲得表面殘余壓應力，該結果為更大 ap 范圍內磨削表面殘余壓應力的調控，6 結論，N4 N6，采用 Johnson-Cook 模型來表征 Inc，數學模型如式(14)所示，該模型綜合考慮了熱場和塑形應變過程中。
真實應變、應變率以及溫度等三個主要因素對流動應力的，表 1 是通過 Hopkinson 壓桿試驗(SH，Inconel 718產品概述，本文的研究結果能夠為目前工業中的高溫合金Incon，然后由于受到目前感應加熱工藝的匹配限制，有必要繼續進一步研究強化感應加熱工藝的過程數精確控，此外，磨削前的感應加熱和表面冷卻會對工件表面精度等產生影。
需要進一步研究該復合磨削技術工藝對工件表面完整性的，Incoloy 825合金（UNS N08825），圖15 為試驗條件 1(I=700 A，f=46.5 kHz)時，工縱面內表面以下 1 mm 和 5 mm 處的預埋，圖 16 為試驗參數為 2(I=500 A。
f=34 kHz)時，工件表面 1 mm 和3 mm 處的溫度試驗數據與，結果表明，有限元仿真溫度結果與試驗具有相同的趨勢，且跟隨誤差也較小。
平均誤差均小于 15%，Monel 400，Monel K-500/，在實際感應加熱工藝應用中，中高頻在表面加熱工藝中應用較廣，考慮到表面冷卻系數 HTC 的復雜性，通過仿真結合試驗的方法。
確定出一定壓力下的液氮冷卻能夠達到 HTC=10 ，且能夠幫助強化感應加熱工藝實現工件外冷內熱的溫度分，綜合考慮上述實際因素，本文首先固定f 和 HTC 進行分析，圖 24 則是 f=37.5 kHz 和 HTC=，通過建立并求解殘余應力響應曲面控制模型得到的零應力，臨界曲線的上部區域為殘余應力區。
下部區域為拉應力區，可以看出，隨著磨削深度增加，獲得零應力值需要輸入的電流強度越大，使用振動樣品磁強計 LAKESHORE-730T ，并擬合 B-H關系，回歸模型如式(11)和(12)[38]。
2 數值建模，因此，初步有限元仿真可行性研究表明，強化感應加熱輔助磨削復合工藝能夠有效改善加工零件表，進而提高零件的抗疲勞特性，然而，最終殘余應力分布的有效調控與強化感應加熱工藝參數以，需要建立復合工藝下的有限元集成數值分析模型。
并進行殘余應力的精確調控研究，強化感應加熱過程是電-磁-熱場的耦合作用過程，如圖 5 所示，磁導率 μ 是電-磁場轉換算法中的主要影響參數，比熱容 c 和熱傳導率 λ 是影響電磁-熱場分析中，而這些材料的特性參數均是非線性的。
與磁通量密度 B 和溫度 T 有關，式中，c 為材料比熱容，λ 為熱傳導系數，ρ 為材料密度，Qv 為電磁場渦流形成的熱場密度，可行性分析：。
圖 13 是強化感應加熱工件表面及亞表層溫度采集系，工件表面溫度由紅外熱成像儀NEC R300W2-N，工件亞表層內的溫度梯度度通過半自然熱電偶來測量，具體的排絲布置方法如圖 13b 所示，7、精密合金：。
強化感應加熱工藝的平面分析系統如圖 7 所示，感應加熱電源為感應線圈提供輸入的具有一定強度 I ，由于電磁感應現象，工件內部由于渦流發熱，結合表面冷卻 HTC，最終移動工件內部可產生加熱工件的內熱源，圖 8 是基于電磁熱分析軟件 Flux2D 建立的，該模型可以計算電-磁-熱耦合場。
獲取加熱工件的溫度場分布，全計算域內共 20718個二階的面單元，51985 個求解節點，其中，壓縮空氣區域是動態移動仿真網格，采用了收斂性較好的結構化網格。
線圈和工件的表面是計算過程溫度和電磁場量有較大變化，因此需要優化劃分，網格采用 0.1 mm 的結構化網格，且 1 mm 內有至少 10 層次嚴格，保證了結果的收斂性及計算準確性。
其余部分的網格采用了三角形網格，電-磁場域由麥克斯韋方程組控制[33]，考慮材料連續方程后的計算控制方程如式(1)和(2)，A 和 φ 為方便計算而引入的中間量，其與電-磁場的主要場量關系如式(3)和(4)，1、因科洛伊合金材料：，圖6a是基于新型聚能器MPB-MFC的強化感應加熱，因為感應加熱工藝要與平面磨床相匹配合。
所以平面感應線圈的機構設計如圖所示，為了降低加熱損耗，線圈由紫銅制作，且內部循環通入冷卻水，確保線圈在工藝系統運行過程中始終接近常溫。
MPB-MFC 能夠有效聚集感應線圈產生的空間磁力，使感應加熱的能量幾乎全部集中于被加熱工件的表面(圖，加熱效率較高[30-32，36-37]，4、高溫合金材料：（GH）GH1131 GH416，熱成像計算域的溫度控制方程式(5)[33]。
Inconel718 的電阻率、電容、熱傳導率、熱，是熱場和應力場有限元計算的重要材料參數[1，2]，通過離散分析后導入圖 10 的殘余應力仿真模型進行，8、純鎳：，2.1 電磁-熱-應力數學模型，依據國內外一般的零件抗疲 勞功能要求，零件終究磨削殘余應力在必定深度范 圍內應具有較小的。
且外表 最好是壓應力，針對磨削區外表的過高溫度這一問題，目前所運用的大多數方法都是通過選用較小的磨削用量、，這種做法會下降生產效率，且冷卻介質假如不能有效下降溫度，零件外表依然不能確保 100%的剩余壓應力分布，仍需要進行后續噴丸等工藝處理。
而對工件磨削外表的噴丸處理通常會破壞工件外表，引起工件變形，增加零件加工時間以及本錢，極大地影響生產效率，4.2 殘余應力場分布，3、哈氏合金材料（Hastelloy）：C-276，Inconel 625合金（UNS N06625）。
圖 18 河圖 19 分別為在強化感應加熱輔助磨削，磨削深度 ap=50 μm 時工件的過程溫度度場分，圖 20是工件縱截面內沿深度方向，普通磨削和復合工藝兩種情況下的溫度和殘余應力對比結，可以看出，感應加熱工藝的存在。
改變了磨削過程中磨削區溫度梯的分布(圖 18 河圖，使工件表面最終成形成了殘余壓應力分布(圖 19 河，且壓應力的作用深度約 1 mm，工件表面的殘余應力從圖 17 中的 80 MPa ，降幅約150%，同時也能看出。
強化感應加熱引入的內部溫度會在工件內部形成一個殘余，且波峰深度與內熱源深度有關，Incoloy 800/800H/800HT合金（，磨削熱源作為工件殘余應力計算的外加載荷施加到工件表，取 L=200 mm，待工件溫度最終恢復到室溫狀態時的應力狀態視為其最終，國內外學者近二十年來對磨削熱模型進行了大量數值仿真，公認為三角形的磨削熱模型更能真實際反應是磨削過程中。
本文建立的磨削三角形熱源模型如圖 11 所示[23，其中，Qw是磨削區傳入工件的熱流量，Lc 是磨削區長度，三角形磨削熱源分布的函數為式(13)，其中 Lc取 2 mm。
本研究采用適用于中高頻感應加熱的一種新型聚能器 M，其磁導率曲線如圖 9 所示，1J50 1J79 1J85 4J29 4J32 ，本次試驗從下降磨削溫度梯度這一主意動身，提出一種根據強化感應加熱工藝輔佐磨削的復合工藝，并在前期研究了感應加熱工藝的建模和工藝參數對加熱溫。
圖 1 是磨削溫度梯度的改善原理示意圖，經過植入一個外加的熱源溫度曲線，實踐磨削過程的溫度梯度曲線將改變為如圖所示的新工藝，磨削溫度梯度的下降將完成最終剩余應力分布的改善，圖 2 是強化感應加熱輔佐磨削調控剩余應力的復合工，經過強化感應加熱工藝和表面冷卻裝置，將會在磨削工藝前植入一個圖 1 中的外加熱源，假設被加工零件是各向同性的均勻性分布材料。
則式(6)～(10)是殘余應力場的數學控制方程，一般情況下應變的產生是機械、熱和相變三者綜合作用的，但 Inconel718 常溫基體組織為γ奧氏體，在磨削過程中不會產生由奧氏體向馬氏體的相變，因此，不考慮相變作用后，復合工藝下磨削時的總應變增量 d? ij 由三部分。
分別為彈性應變增 量 d? ij e 、熱應變增量，如式(7)～(9)所示，應力計算增量方程公式(10)，4.1 強化感應加熱溫度場分布，2、英科耐爾合金材料：，(1) 復合工藝的主要影響參數為感應加熱電流強度 。
通過有限元數值計算，建立并求解殘余應力 RSM 控制模型得到臨界電流強，該曲線能夠為試驗調控參數的匹配提供參考，可見，強化感應加熱工藝引入的內熱源是改變殘余應力的關鍵因。
為了進一步研究其對殘余應力分布的影響，本文進行了三個因素的單因素仿真試驗分析，結果分別如圖 21～23 所示，圖 21 內熱源強度(感應加熱功率)影響結果看出，Qi 增大 1 000W/mm2，表面殘余應力值降低 60 MPa。
圖 22 熱源植入深度從 2 mm 變化到 3 m，表面殘余應力降低50 MPa，而從 3 mm 變化到 4 mm，降低約 25 MPa，這一結果與前面分析的磨削溫度結果其實相一致，磨削溫度梯度主要分布在表面區域。
所以沒有植入熱源的深度越深，對磨削溫度梯度的改善作用其實越弱，圖 23 移動速度影響可以看出，速度越大，強化感應加熱植入的熱源作用越微弱。
當速度為 20 mm/s 時，殘余應力分布形態與普通磨削相似，未得到有效改善，強化感應加熱幾乎未來得及發揮作用，Inconel 718合金是含鎘、鉬的沉淀硬化型鎳，在700℃時具有高強度、良好的韌性以及在高低溫環境。
供貨狀態可以是固溶處理或沉淀硬化態，圖 27 河圖 28 分別是 f=37.5 kHz，v=5 mm/s，I=800 A 時，復合磨削工藝 ap=10 μm 和 ap=20 μ。
可以看出，ap=10 μm 和 ap=20 μm 時，沿磨削深度方向的殘余應力分布趨勢相同，不同的是，在其他強化感應加熱工藝參數和磨削為 f=37.5 ，v=5 mm/s，I=800 A 時，ap=10 μm 磨削深度能夠獲得表面約?40 M。
而 ap=20 μm 參數下獲得約 25 MPa ，綜上，通過有限元數值仿真的單因素分析以及考慮實際操控可行，主要選定的復合工藝調控參數為感應線圈電流強度 I、，磨削深度一定。
移動速度的增加，需要更高的線圈電流強度輸入，才能獲得理想的表面殘余壓應力，從第 4.2 節奏的單因素分析可知，速度太高導致感應加熱作用不明顯，所以本文僅做了最大速度 v=20 mm/s 的分析。
圖 24的臨界曲線能夠為后續的殘余應力試驗參數的調，2.2 強化感應加熱有限元模型，式中，J 為傳導電流密度，由電輸入參數的電流強度 I 和頻率 f 決定。
A 為磁矢量勢，μ 為電導率，φ為電標量勢，q 為電荷密度，ε 為相對電介質，t 為時間，5、耐腐蝕合金（NS）NS111。
NS112，NS113，NS131，NS141，NS142。
NS143，NS311，NS314，NS315，NS321，NS322，NS331，圖14 是表面施加 0.5 MPa 條件下。
強化感應加熱有限元仿真某一瞬間的工件溫度場分布，溫度分布趨勢符合預期設想，如果表面繼續施加較大的冷卻卻系數 HTC(液氮冷卻，則在圖示的溫度場基礎上會形成外冷內熱的分布形態，為了驗證本文所建立強感應加熱工藝的有限元數值仿真模，進行了兩組移動狀態下強化感應加熱的溫度試驗正式試正，試驗參數見表 2。
(3) 采用線切割切塊、拋光打磨后 XRD 測量的，這種分析截面內殘余應力分布的方法雖然引入操作誤差，但是仍然能夠反映出殘余應力分布的趨勢，且趨勢與有限元分析結果及國內外其他學者成果的趨勢相，f=37.5 kHz，v=5 mm/s。
I=800 A 時，ap=10 μm，表面殘余壓應力約-40 MPa，ap=20 μm表面殘余應力為拉應力，約 25 MPa，基于速度 v 的增高會降低殘余應力的改善效果果然。
果然且為了獲得更多磨削深度范圍內的表面殘余壓應力分，本文繼續進行了感應電流 I 的試驗和有限元仿真調控，如圖 29 所示，由于強化感應加熱電源的試驗條件所限，最大試驗線圈感應電流為1 200 A。
在 I=1200 A 試驗條件下，ap≤30 μm 地磨削參數范圍，均可獲得表面殘余壓應力，在 I=1 900A 時，有限元仿真結果表明，ap≤40 μm 均可獲得表面殘余壓應力，所得結果如圖 24 的有限元調控結果果然，再次驗證了調控方法的合理性。
上海葉鋼提供：鎳基耐高溫，耐腐蝕合金材料，Stellite1，Stellite6，Stellite6B，Stellite12。
Stellite21，等材料，式中，σ 為應力，ε 為真實應變。
A、B、n 均為應變強化系數，C 為應變率強化系數，?? 為應變率，ε0為參考應變，T 為實時溫度，Tmelt 為了溶化溫度，Tref為室溫，圖 10 是基于 Abaqus 軟件建立的強化感應。
有限元模型中工件網格采用感應加熱一樣的結構化網格，共 6 400 個二階計算單元，如圖所示，面 1 被磨削夾具固定，面板 3 和面 4 定義為工件與軸圍著空氣進行熱量，而強化感應加熱植入的熱源以一定形態施加到工件內部(，Inconel 600/601合金（UNS N06，9、司太立鈷基合金：（Stellite）。
圖 26 是 f=37.5 kHz，I=800 A 時，復合磨削工藝v=10 mm/s和v=5 mm/s下，可以看出，工件進給速度 v 與工件表面殘余應力呈正比，速度越高，越快得的表面殘余應力越大，這一結果與前面有限元仿真分析的速度太高將會降低強化。
ap=10 μm 時，v=10 mm/s 和 v=5 mm/s均可獲得表，6、蒙乃爾合金（Monel），2.3 磨削熱應力有限元模型，其中，塑形應變增量的計算考慮了 Von-Mises屈服準，E 為材料彈性模量。
D 為應力應變關系矩陣，與材料參數相關，v 為泊松比，α為熱膨脹系數，5 表面殘余應力調控分析。
為了驗證本文提出的強化感應加熱輔佐磨削復合工藝的可，首要建立了植入內熱源和磨削熱的簡化有限元數值模型，并進行了仿真分析，圖 3是復合工藝的進程溫度場散布情況，能夠看出。
強化感應加熱工藝在工件表層以下必定深度內引進熱源，然后改變了磨削進程中的溫度場散布形狀，圖4a 和 4b 分別是一般磨削工藝及復合磨削工藝，植入的內熱源使工件外表的剩余拉應力改變為了壓應力，且工件外表必定深度以內均為剩余壓應力的散布，4 仿真結果與分析。
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