激光增材制造,通常称为激光3D打印(L3DP),在近净成形制造以及修复由单晶或定向凝固高γ′含量(> 60 %)镍基高温合金组成的燃气涡轮发动机部件方面具有巨大潜力[1]。根据送粉策略,L3DP可分为直接能量沉积(DED)或粉末床熔合(PBF)。由于热源集中且热输入减少,在DED和PBF过程中都会出现与构建方向平行的陡峭温度梯度,从而有利于外延晶体沿基板金属取向生长。同时,在DED和PBF工艺的快速凝固中,可以生成长度从纳米到亚毫米的异质微观结构[2-5]。这些是通过传统制造方法无法实现的。 L3DP 固有的高冷却速度严重抑制了二次枝晶臂的生长,因此在缺乏晶体取向知识的情况下很难区分胞状结构和枝晶 [6]。因此,术语“胞状结构”通常用于表示 3D 打印合金中的胞状/枝晶结构。细胞结构
摘要:连续冷却转变 (CCT) 图广泛用于钢的热处理,用于表示材料在不同冷却速度下冷却时会出现哪种类型的相。CCT 图是根据对相对较小的测试样品(本研究中为直径为 4mm 和长度为 11mm 的圆柱形)的膨胀测量结果构建的。这项工作的主要目的是证明在确定 CCT 图后使用微体积(一个样品 1.4 × 10 − 7 m 3)的微型拉伸试验评估拉伸试验性能的可能性,并扩展标准 CCT 图以包含有关强度、延展性和加工硬化系数估计值的信息。微型拉伸试验 (MTT) 是最近由于实验材料可用性低而开发出来的,并且已经成功用于金属的局部力学性能表征。绘制了采用激光定向能量沉积 (L-DED) 工艺制备的 42CrMo4 钢、传统制造的市售 42CrMo4 钢(用于比较传统加工和 AM 制备)以及采用选择性激光熔化 (SLM) 工艺沉积的 H13 工具钢的 CCT 图。
* 通讯作者:ivan.bunaziv@ntnu.no 摘要 近年来,激光电弧混合焊接 (LAHW) 在造船和石油天然气工业中的应用越来越广泛。与传统的电弧焊接工艺相比,它具有许多优势,因此广受欢迎。激光束源可用于实现更高的穿透深度。通过电弧源将填充焊丝添加到工艺区域,可以提高机械性能,例如在低温下具有更高的韧性。因此,LAHW 是一种有前途的低温服务工艺。由于深而窄的接头中整个焊缝金属中填充焊丝分布不均匀,导致工艺稳定性和机械性能下降,因此 LAHW 的适用性受到关注。这会导致焊缝根部的机械性能下降以及凝固裂纹问题。根部的快速冷却速度会产生硬而脆的微观成分,从而降低低温韧性。数值模拟和实验观察表明,增加激光束的热输入是降低冷却速度的有效方法,例如也可以通过预热来实现。关键词:激光束;复合焊接;微观组织;韧性;数值模拟 1. 引言
摘要。块体复合材料已融合其和(BMG)金属玻璃摘要。块体(BMGMC)具有竞争性的强度、硬度以及非常大的弹性应变极限。然而,它们缺乏延展性和随后的低韧性,这是由于玻璃结构固有的脆性,这使得它们具有良好的强度、硬度以及非常大的弹性应变极限。然而,它们缺乏延展性和随后的低韧性,这是由于玻璃结构固有的脆性,这使得它们具有良好的强度、硬度以及非常大的弹性应变极限。然而,它们缺乏延展性,随后的韧性较低,这是由于玻璃结构固有的脆性使它们容易屈服。然而,它们缺乏延展性,随后的韧性较低,这是由于玻璃结构固有的脆性使它们容易屈服。已经提出了各种可行的机制,最近,增材制造以抵消这种影响引起了广泛关注。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为该过程中固有的非常高的冷却速率对于玻璃形成至关重要。再加上精心选择的合金化学成分,这被认为是最好的方法,引起了广泛关注。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为在玻璃形成所必需的过程中,冷却速度非常高。这与精心选择的合金化学相结合,被认为是获得广泛关注的最佳方法。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为在玻璃形成所必需的过程中,冷却速度非常高。这与精心选择的合金化学相结合,被认为是获得广泛关注的最佳方法。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为在玻璃形成所必需的过程中,冷却速度非常高。这与精心选择的合金化学相结合,被认为是获得广泛关注的最佳方法。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为在玻璃形成所必需的过程中,冷却速度非常高。这与精心选择的合金化学相结合,被认为是获得广泛关注的最佳方法。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为在玻璃形成所必需的过程中,冷却速度非常高。这与精心选择的合金化学相结合,被认为是获得广泛关注的最佳方法。与精心选择的合金化学成分相结合被认为是最佳解决方案,引起了广泛关注。有人提出,增材制造可以一步克服这些困难,因为该过程中存在非常高的冷却速率,而这对于玻璃形成至关重要。与精心选择的合金化学成分相结合被认为是在单个步骤中制造具有优异性能的零件的最佳净形状解决方案。在本报告中,我们对此进行了描述。提出采用基于边到边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固处理来反映增强的机械性能。假设延展性结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这意味着通过操纵孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。据称,所提出的方法可以实现这一目标。提出采用基于边到边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固处理来反映增强的机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这意味着通过操纵孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。所提出的方法据称就是这样。提出采用基于边到边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固处理来反映增强的机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这意味着通过操纵孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。所提出的方法据称就是这样。凝固工艺采用基于边对边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序,旨在提高机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、大小和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这可以通过操纵孕育剂的类型、大小和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。凝固工艺采用基于边对边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序,旨在提高机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、大小和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这可以通过操纵孕育剂的类型、大小和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。延展结晶相的尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这可以通过控制孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。提出采用基于边对边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固处理来反映增强的机械性能。据推测,延展结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这可以通过控制孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。提出采用基于边对边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固处理来反映增强的机械性能。据推测,延展结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这可以通过控制孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。提出了一种凝固处理方法,该方法基于边到边匹配技术,采用精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序,可以提高机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、大小和分布最能改善微观结构,从而提高性能。这可以通过控制孕育剂的类型、大小和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。提出了一种凝固处理方法,该方法基于边到边匹配技术,采用精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序,可以提高机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、大小和分布最能改善微观结构,从而提高性能。这可以通过控制孕育剂的类型、大小和数量来控制。所提出的方法就是针对这一点。提出了一种凝固处理方法,该方法基于边到边匹配技术,采用精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序,可以提高机械性能。假设延展性结晶相的数量密度、大小和分布最能改善微观结构,进而改善性能。这意味着可以通过控制孕育剂的类型、大小和数量来控制。所提出的方法论就是针对这一点的。提出了采用基于边对边匹配技术的精心选择的孕育剂以及精心控制的孕育程序的凝固工艺,以反映增强的机械性能。据推测,延展性结晶相的数量密度、尺寸和分布最能改善微观结构,从而改善性能。这意味着通过操纵孕育剂的类型、尺寸和数量来控制。据称,所提出的方法具有最大的潜力。
本研究研究并比较了不同热处理 (HT) 对采用激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 技术制备的 Monel K500 的微观结构和力学性能的影响。由于制备过程中诱导的高冷却速度,制备的 Monel K500 试样表现出树枝状微观结构和元素微偏析。使用四种不同的 HT 程序(包括热等静压 (HIP)、固溶退火 (SA) 和时效)研究了文献中提出的 HT 对锻造 Monel K500 的适用性。使用室温单轴拉伸试验评估试样的力学性能。使用扫描电子显微镜分析了 HT 过程中试样的微观结构演变。对于所有研究的 HT 条件,与 LP-DED 试样相比,L-PBF Monel K500 试样始终表现出更高的强度和更低的延展性。 HT 工艺包括在 1160°C 下以 100 MPa 的压力进行 3 小时的 HIP、在 1100°C 下进行 15 分钟的 SA,以及在 610°C 下进行 16 小时、在 540°C 下进行 6 小时和在 480°C 下进行 8 小时的三步时效,从而使 L-PBF 和 LP-DED 制备的 Monel K500 均具有最高强度。
穿过接头线。虽然 FSW 的热输入低于熔焊,但它仍然是一个伴有不均匀加热和冷却的过程,因此残余应力和变形的存在是不可避免的[9-14]。在 GTAW 工艺中,高热量的产生可能会熔化热电偶。热输入率是熔焊中最重要的变量之一,可以强烈影响焊接过程中的相变。因为它决定了加热速度、冷却速度和焊接池大小。受热输入率直接影响的冶金特征是热影响区 (HAZ) 和焊缝金属中的晶粒尺寸。因此,了解工件中的热历史和温度分布是一个重要问题,不仅可以验证是否会采用某种工艺,还因为它会影响残余应力、晶粒尺寸,从而影响焊缝的强度。因此,为了更好地了解焊接接头中的残余应力和变形形成,应该了解热量的产生、随后的热量分布和向周围环境的热量损失。据观察,在预测 AA 5059 合金焊接接头温度分布方面开展的研究工作很少。因此,本研究工作重点关注搅拌摩擦焊接和气体钨极电弧焊接 AA 5059 铝合金接头的温度分布,以评估接头性能和焊接区特性。
基于长丝挤压的金属增材制造为广泛使用的基于梁的增材制造提供了一种替代方案。从基于挤压的技术获得的微观结构与基于梁的增材制造获得的微观结构有很大不同,因为挤压技术采用了烧结工艺,而不是熔池的快速凝固。在本研究中,研究了通过长丝挤压制备的 316L 不锈钢的微观结构与脱脂和烧结条件的关系。采用与能量色散 X 射线映射相关的高速纳米压痕来表征微观结构。发现 1350 ◦ C 的高烧结温度、纯 H 2 气氛和 60 K/m 的冷却速度可产生最佳微观结构。由于加速致密化,可获得高密度,这是通过引入由于 𝛿 铁素体形成而产生的扩散路径实现的。同时,可以避免氧化物或𝜎 沉淀物等硬质相对机械性能产生不利影响。结果表明,可以通过分析纳米压痕映射的硬度和模量数据来量化孔隙率。所得值与光学和阿基米德浸没法测量值高度一致。与文献相比,3D 打印和烧结样品的拉伸试验显示出出色的延展性和强度。我们证明,316L 细丝的 3D 打印和在优化条件下烧结可产生与块体值相当的材料性能。
奥氏体不锈钢 (ASS) 常用于敏感的氢气 (H) 存储、氢气基础设施以及运输应用,因为与铁素体钢相比,它们通常不太容易受到氢脆 (HE) 的影响。这是因为它们的扩散率较低,而氢的溶解度较高 [1-3]。氢脆描述了这样一种现象:材料的机械性能经常会突然发生灾难性的恶化(特别是在受到拉伸载荷时,由于拉伸延展性的丧失),这是由于酸性溶液中的环境氢和含氢气体 [4-8] 扩散到块体材料中造成的。与不易发生 HE 的热力学稳定 ASS(如 AISI 310S 型)相比,在仅含 8 – 10 wt% Ni 的亚稳态 ASS(如 AISI 304 型)中经常观察到严重的 HE,其中在变形过程中会形成应变诱导的 α ′马氏体 [9 – 11]。应变诱导的 α ′马氏体为 H 提供了快速扩散路径,导致 H 在微观结构的关键位置富集(如异质界面前方的微观机械高应力区域),从而导致 H 辅助开裂 [12, 13]。此外,由于凝固过程中的偏析或高冷却速度导致 δ 到 γ 的转变不完全,亚稳态 ASS 中可能会出现少量的 δ 铁素体。这可能会通过提供裂纹起始点来增加样品的 HE 敏感性 [14, 15]。
通过传统冶金法(在熔体中生长的过程)和核嬗变法(硅同位素在捕获热中子的过程中发生变化)研究了掺杂磷的n型硅晶体。嬗变合金化与冶金合金化方法的根本区别在于,合金杂质不是从外部引入到源材料中,而是在辐照过程中直接从被合金材料的原子中形成的。为了退火辐射缺陷并激活磷-31原子(该原子在硅块中仅在晶格位置表现出施主特性),先对嬗变掺杂的硅进行 850°C 温度下 2 小时的技术退火,然后再进行热处理并以不同的速率进一步冷却。揭示了热退火时间和从退火温度到室温的冷却速度对通过熔体掺杂和核嬗变方法掺杂的n-Si〈P〉晶体的结构和电物理特性变化的影响。经过 2 小时的高温退火以及随后的快速冷却后,检测到了嬗变掺杂 Si 晶体中出现位错。研究发现,无论采用何种磷掺杂方法,对Si样品进行72小时的高温退火,均能在慢速和快速冷却过程中促进深施主中心的产生,并显著降低载流子的浓度。
聚乳酸 (PLA) 是 3D 打印工艺中常用的材料。在材料挤出 (MEX) 技术中,最终的 3D 打印部件具有较低的机械性能。本研究的目的是研究经过退火的 3D 打印 PLA 样品的拉伸强度。考虑的变量是退火温度和退火时间,有三个温度水平:70 ℃ 、90 ℃ 和 110 ℃ ,以及两个退火时间:60 和 90 分钟。冷却速度设定为每小时 10 C,并在炉中冷却 24 小时。结果表明,退火显著影响拉伸强度,与未退火部件相比,退火部件的拉伸强度显著提高。与未经过退火的部件的拉伸强度值相比,退火部件表现出更高的拉伸强度。弹性模量趋于下降,工件尺寸在各个方向上略有收缩。在对患有足下垂的儿童踝足矫形器(AFO)进行退火实验的结果中发现,经过退火处理的踝足矫形器样品在各个方向上均有收缩,变化相对较小。当使用退火工件时,无需补偿工件尺寸。在 110 C 温度下进行 90 分钟的退火时,可获得最高的拉伸强度。与打印样品相比,退火样品的拉伸强度平均提高了 42%。该玻璃化转变温度越高,热值越高,这将影响塑料链的排列和结晶度,并导致其物理性质发生变化。此外,研究结果表明,通过选择理想的工艺参数和后处理条件,可以大大提高热塑性材料的优化拉伸强度。