本研究重点系统研究 Ti 6Al 2Sn 4Zr 2Mo Si 钛合金,并表征 ¡ + ¢ (等轴和双峰) 和 ¡ + ¡ A (双相) 微观结构。它对双相 ( ¡ + ¡ A ) 微观结构的突出优势提供了更多见解,尤其是其出色的加工硬化和强度-延展性平衡。讨论了形成等轴、双峰和双相微观结构所需的热处理条件及其对晶粒尺寸和相比例的影响。它展示了如何通过热处理温度、保温时间和可能的时效过程来控制微观结构参数。研究了这些微观结构因素对每种合金拉伸性能的影响,特别是对强度 (屈服应力、极限拉伸强度)、延展性 (塑性伸长率) 和加工硬化性能的影响。将双相 ( ¡ + ¡ A ) 微观结构与等轴和双峰微观结构进行比较,并展示其优势,突出双相微观结构具有更好的强度-延展性平衡和优异的加工硬化性能。事实上,双相 ( ¡ + ¡ A ) 微观结构的变形微观结构比双峰 ( ¡ + ¢ ) 微观结构表现出更均匀的应变分配。因此,这项工作证明了优化的双相 ( ¡ + ¡ A ) 微观结构在室温下增强拉伸性能的潜力。最后,使用梯度增强回归树的机器学习模型来量化微观结构因素(微观结构类型、晶粒尺寸和相对比率)对机械性能的重要性。[doi:10.2320 / matertrans.MT-MLA2022009]
几乎每一个研究和工程领域(包括材料科学)都以惊人的速度被来自各种来源(实验和模拟)的大量数据所淹没。因此,第四种研究范式——数据驱动科学应运而生。它建立在前三种科学范式(实验、理论和模拟)产生的海量数据之上。为了以一种有助于加快新材料发现和实现材料基因组计划 (MGI) 目标的方式来研究这些数据,需要先进的数据驱动分析方法。第四种科学范式利用可扩展的机器学习 (ML) 和数据挖掘工具从如此大量的数据中得出可以付诸实践的结论,并指导各个层面的材料设计计划 (Agrawal & Choudhary, 2019)。
使用综合建模框架研究了一种将激光粉末床熔合 (PBF-LB) 与层间打磨相结合的混合金属增材制造 (AM) 工艺,以提供新的见解,说明激光粉末床熔合工艺产生的不均匀微观结构和残余应力如何影响层间打磨过程中产生的诱导残余应力场。研究人员最近研究了类似的混合金属增材工艺导致的微观结构变化,然而,他们只是假设由此产生的微观结构对诱导残余应力有一定影响。此外,研究人员通过数值研究了打磨/滚压工艺参数对诱导应力的影响,但忽略了微观结构的影响,从而做出了均匀、各向同性的假设。这种做法抑制了对不均匀熔合层中可能存在的微观结构驱动的各向异性的预测。本文通过参数化研究了微观结构建模、固有残余应力映射和环境温度对混合金属增材工艺过程中诱导残余应力的影响。所展示的建模框架结合了激光粉末床熔合过程中产生的固有残余应力以及预测的微观结构,在随后的打磨模拟中阐明它们对打磨引起的残余应力的单独和综合影响。研究结果表明,对不均匀的 PBF-LB 微观结构进行建模会沿打磨表面引入塑性应变和残余应力的各向异性分布;沿处理过的表面平面应力分量的周期性与 PBF-LB 扫描线相重合。固有残余应力对打磨引起的残余应力的影响不太显著,但仍然可以观察到。升高的温度不仅会降低引起的压缩残余应力的幅度,而且还会导致沿扫描线和阴影空间预测的残余应力分量幅度变化较小。所提出的框架为微观结构和 PBF-LB 残余应力对打磨引起的应力的解耦影响提供了新的见解,而这些影响是无法通过实验技术区分的。然而,试样深度方向上的平均残余应力趋势以及抛光后的表面硬度值分别与文献中记录的X射线衍射和微压痕测量结果具有良好的一致性。
摘要 对采用激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 制备的 316L 不锈钢 (SS) 在经过应力消除 (SR)、固溶退火 (SA) 和热等静压 (HIP) 等各种热处理 (HT) 步骤后的微观结构和拉伸性能进行了表征。使用光学和扫描电子显微镜 (SEM) 分析了 HT 之前和之后的微观结构。进行了准静态单轴拉伸和硬度测试以测量机械性能。拉伸结果表明,与其他 HT 条件(即 SR、SA、HIP、SR+SA 和 SR+HIP)相比,非热处理 (NHT) 条件具有更高的强度但更低的延展性。通过采用两步 HT 条件(即 SR+SA 和 SR+HIP),与单个单步 HT 条件(即 SA 或 HIP)相比,拉伸性能没有显著变化。研究结果表明,除非需要进行 HIP 来最大限度地减少体积缺陷含量,否则 LP-DED 316L SS 不需要进行两步 HT。
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。
抽象目的 - 本文的目的是研究使用激光粉末床融合(LPBF)制造的镍含量(NITI)部分对镍含量(NITI)部分的均匀性的影响。此外,已经研究了制造参数和不同的熔融策略的影响,包括多个重新粘贴周期,可打印性和宏缺陷,例如孔隙和裂纹形成。设计/方法/方法 - 使用LPBF工艺来制造元混合粉末的NITI合金,并通过使用重新制定的扫描策略来评估改善制造标本的均匀性。此外,还使用了单一熔体和最多两个遥控器。发现 - 结果表明,重新升压可能对改善密度以及化学和相组成均匀化是有益的。扫描电子显微镜中的反向散射电子模式显示,在没有粘合的Ni和Ti元素粉末的情况下,响应增加了遥远的数量。所研究熔体的NITI零件的微值值相似,范围为487至495 HV。尽管如此,观察到的测量误差会随着遥控器的增加而降低,表明化学和相组成均匀性的增加。然而,X射线衍射分析揭示了多个阶段的存在,而与熔体运行的数量无关。独创性/价值 - 首次使用了作者的知识,使用重新放置扫描策略,通过LPBF制造了基本混合的NITI粉末。
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镁合金具有生物相容性和可生物降解性,并能促进骨长入,使其成为未来治疗大面积骨缺损时替代自体和同种异体移植的理想候选材料。这些合金的粉末床熔合 - 激光束 (PBF-LB) 增材制造将进一步允许生产针对骨移植进行优化的复杂结构。然而,通过 PBF-LB 加工的结构的腐蚀率仍然太高。更好地了解 PBF-LB 期间产生的微观结构对腐蚀性能的影响被认为是其未来在植入物中应用的关键。在本研究中,研究了 PBF-LB 加工和随后的热等静压 (HIP) 对不同样品方向的微观结构和织构的影响,并将其与 Mg-Y-Nd-Zr 合金的腐蚀行为联系起来。将结果与挤压的 Mg-Y-Nd-Zr 合金进行了比较。与挤压材料相比,PBF-LB 加工材料的二次相数量越多,其局部腐蚀速率就越高。由于二次相的生长,HIP 之后的腐蚀速率进一步增加。此外,在 PBF-LB 材料中观察到了强烈的纹理,而在 HIP 材料中这种纹理也得到了增强。虽然这会影响通过动电位极化测试测得的电化学活性,但在长期质量变化和氢释放测试中,任何纹理效应似乎都被二次相的贡献所掩盖。未来的工作应该进一步研究各个工艺参数对材料微观结构和由此产生的腐蚀行为的影响,以进一步阐明其相互依赖性。
微观结构和力学性能的结果。数值结果表明,由于材料沉积在高温底板上,温度梯度显著降低,热应力降低40%。降低的热应力和温度梯度导致晶粒变粗,进而导致硬度和抗拉强度降低,尤其是对于靠近底板的底部区域。同时,没有发现对延展性的显著影响。此外,高温底板沿建造方向的硬度和拉伸性能的不均匀性较小。当前的研究展示了对底板预热对热应力、微观结构和力学性能及其相关性的影响的集体和直接的理解,这被认为有利于更好地利用底板预热的积极作用。
抽象目标建立的心力衰竭(HF)风险的临床前成像评估基于宏观结构心脏重塑。鉴于微观结构改变也可能影响HF风险,尤其是在女性中,我们检查了微观结构改变与事件HF之间的关联。我们研究了n = 2511名成年参与者(平均年龄65.7±8.8岁,56%的女性),他们在基线时没有心血管疾病。,我们基于高频谱信号强度系数(HS-SIC)对超声心动图的纹理分析来量化微结构变化。我们检查了其与性行为和性别特定的COX模型的关系,这些模型涉及传统的HF风险因素和宏观结构的改变。结果我们观察到94个新的HF事件在7。4±1.7岁以上。HS-SIC较高的个体患有HF的风险增加(HS-SIC中的HR 1.67,95%CI 1.31至2.13; P <0.0001)。调整年龄和降压药的使用,这种关联在女性中很重要(p = 0.02),但没有男性(p = 0.78)。调整传统危险因素(包括体重指数,总/高密度脂蛋白胆固醇,血压特征,糖尿病和吸烟)减弱了女性的关联(HR 1.30,P = 0.07),并在这些风险因素的主要方面看到HS-SIC的HF风险中介。然而,除了这些危险因素外,调整了相对壁厚(代表宏观结构改变)后,女性中与HF的HF与HF的关联(HR 1.47,p = 0.02)仍然显着。结论心脏微结构改变与HF的风险升高有关,尤其是在女性中。微观结构改变可能会识别个人从风险因素到临床HF的发展的性别途径。