摘要:由于其机械性能较弱,因此很难通过使用常规的丙烯酰胺聚合物凝胶来堵塞水洪水期间断裂的低渗透率储层的断裂水通道。对于此问题,添加了微石墨粉,以增强丙烯酰胺聚合物凝胶的全面特性,从而可以改善断裂水通道的堵塞效果。该过程的化学原理是分层微石墨粉末的羟基和羧基可以与聚丙烯酰胺分子链的酰胺基团进行物理化学相互作用。作为刚性结构,石墨粉可以支持原始聚丙烯酰胺分子链的柔性骨骼。通过刚性和柔性结构的协同作用,粘弹性,热稳定性,拉伸性能以及新型凝胶的堵塞能力可以显着增强。与单个丙烯酰胺凝胶相比,在加入3000 mg/L千分钟大小的石墨粉,弹性模量,粘性模量,相变温度,突破压力梯度,断裂时的伸长率和丙烯酰胺凝胶的张力应力都得到了很大改善。将石墨粉添加到聚丙烯酰胺凝胶中后,可以有效地插入断裂水通道。在裂缝中注入的水断裂过程中,网络水流通道的特性很明显。水洪水的突破压力很高。实验结果是试图开发一种新的凝胶材料,以堵塞断裂的低渗透率储层。
铝合金在增材制造中的应用因其先进的几何形状和轻量化应用而备受关注。在定向能量沉积中,粉末原料用激光束处理,这提供了很高的工艺灵活性。然而,由于铝合金对氧化和孔隙率的敏感性,粉末原料在储存或回收后老化仍然是一项根本挑战。为了研究这些影响,AlSi10Mg 粉末批次在不同条件下老化,并通过定向能量沉积进行处理。结果表明,粉末老化不会显著改变颗粒尺寸或形态,但它会在粉末中引入更多的氧和氢。颗粒的氧化降低了粉末对激光束的吸收率,增加了熔池的润湿性,从而影响了轨迹几何形状。在从老化粉末中沉积的材料中观察到 3.5 到 4.2 倍的孔隙率,这很可能是由于老化粉末中氢含量增加而导致的氢孔。用老化粉末制造的部件的拉伸性能显示屈服强度降低 19.0%,极限强度降低 14.2%,伸长率提高 99.2%,这很可能是由于微观结构变粗和孔隙率增加造成的。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可协议开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
铝合金在增材制造中的应用因其先进的几何形状和轻量化应用而备受关注。在定向能量沉积中,粉末原料用激光束处理,这提供了很高的工艺灵活性。然而,由于铝合金对氧化和孔隙率的敏感性,粉末原料在储存或回收后老化仍然是一项根本挑战。为了研究这些影响,AlSi10Mg 粉末批次在不同条件下老化,并通过定向能量沉积进行处理。结果表明,粉末老化不会显著改变颗粒尺寸或形态,但它会在粉末中引入更多的氧和氢。颗粒的氧化降低了粉末对激光束的吸收率,增加了熔池的润湿性,从而影响了轨迹几何形状。在从老化粉末中沉积的材料中观察到 3.5 到 4.2 倍的孔隙率,这很可能是由于老化粉末中氢含量增加而导致的氢孔。用老化粉末制造的部件的拉伸性能显示屈服强度降低 19.0%,极限强度降低 14.2%,伸长率提高 99.2%,这很可能是由于微观结构变粗和孔隙率增加造成的。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可协议开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
摘要:在本研究中,我们提出了一种混合制造工艺来生产高质量的 Ti6Al4V 零件,该工艺结合了增材粉末激光定向能量沉积 (L-DED) 用于制造预制件,随后的热锻作为热机械加工 (TMP) 步骤。在 L-DED 之后,材料在两种不同的温度 (930 ◦ C 和 1070 ◦ C) 下热成型,随后进行热处理以消除应力退火。在小子样本上进行拉伸试验,考虑到相对于 L-DED 构建方向的不同样本方向,并产生非常好的拉伸强度和延展性,类似于或优于锻造材料。所得微观结构由非常细粒、部分球化的 α 晶粒组成,平均直径约为 0.8–2.3 µ m,位于 β 相基质内,占样本的 2% 至 9%。在亚β转变温度范围内锻造后,典型的 L-DED 微观结构不再可辨别,并且增材制造 (AM) 中常见的拉伸性能各向异性显著降低。然而,在超β转变温度范围内锻造会导致机械性能的各向异性仍然存在,并且材料的拉伸强度和延展性较差。结果表明,通过将 L-DED 与 Ti6Al4V 亚β转变温度范围内的热机械加工相结合,可以获得适用于许多应用的微观结构和理想的机械性能,同时具有减少材料浪费的优势。
摘要:在本研究中,我们提出了一种混合制造工艺来生产高质量的 Ti 6 Al 4 V 零件,该工艺结合增材粉末激光定向能量沉积 (L-DED) 来制造预制件,随后的热锻作为热机械加工 (TMP) 步骤。在 L-DED 之后,材料在两种不同的温度 (930 ◦ C 和 1070 ◦ C) 下热成型,随后进行热处理以消除应力退火。在小子样本上进行拉伸试验,考虑到相对于 L-DED 构建方向的不同样本方向,并产生非常好的拉伸强度和延展性,类似于或优于锻造材料。所得微观结构由非常细粒、部分球化的 α 晶粒组成,平均直径约为 0.8–2.3 µ m,位于 β 相基质内,占样本的 2% 至 9%。在亚β转变温度范围内锻造后,典型的 L-DED 微观结构不再可辨别,并且增材制造 (AM) 中常见的拉伸性能各向异性显著降低。然而,在超β转变温度范围内锻造会导致机械性能的各向异性仍然存在,并且材料的拉伸强度和延展性较差。结果表明,通过将 L-DED 与 Ti 6 Al 4 V 亚β转变温度范围内的热机械加工相结合,可以获得适用于许多应用的微观结构和理想的机械性能,同时具有减少材料浪费的优势。
Mg 合金的粉末床熔合 - 激光束 (PBF-LB) 为生产具有优化设计的复杂结构提供了新的可能性,既可用于减轻航空航天应用中的重量,也可用于骨科应用中针对特定患者的植入物。然而,尽管已经对该主题进行了大量研究,但各个 PBF-LB 工艺参数对 Mg 合金微观结构和由此产生的材料性能的影响仍然不明确。因此,本研究旨在研究激光功率对表面粗糙度、微观结构和由此产生的关键材料性能(即耐腐蚀性和机械性能)的影响。样品由气雾化的 Mg-4%Y-3%Nd-0.5%Zr(WE43)合金粉末通过 PBF-LB 制成,使用三种不同的激光功率:60 W、80 W 和 90 W。与预期相反,90 W 样品的降解率最高,而 60 W 样品的降解率最低,尽管后者的表面粗糙度最高且内部孔隙较大。相反,发现 90 W 样品的较高降解率源于近表面微观结构。较高的能量输入和随之而来的晶粒尺寸减小,导致第二相沉淀物的数量比 60 W 样品增加,从而增加了通过微电偶腐蚀发生点蚀的趋势。对于拉伸强度和断裂伸长率,观察到了相反的趋势。在这里,发现 90 W 样品的晶粒尺寸减小和沉淀物增加是有益的。总之,观察到激光功率对微观结构的形成有一定影响,最终影响 WE43 的腐蚀和拉伸性能。未来的工作应该研究其他 PBF-LB 工艺参数的影响,以期在耐腐蚀和机械性能之间建立最佳平衡。
摘要:Stelite-6/Inconel 718功能梯度材料(FGM)是一种耐热的功能梯度材料,在超高温度(650-1100℃)下具有出色的强度性能(650–1100°C),因此在航空通道和航空航天工程中具有潜在的应用,例如发动机涡轮机。为了研究初始温度对激光金属沉积(LMD)功能梯度材料(FGM)的微结构和性能的影响,本文使用LMD技术在两个不同的初始温度下形成Stelite-6/Inconel 718 FGM 718 FGM:室温和预加热(300℃)。分析内部残留应力分布,元素分布,微结构,拉伸特性和微硬度的100%Stelite-6至100%Inconel 718 FGM在不同初始温度下形成的10%梯度,在不同的初始温度下形成。实验结果证明,高初始温度有效地改善了内部残留应力的不均匀分布。预热减慢了熔体池的固定时间,并促进了气体的逃脱以及熔体池中元素的均匀扩散。此外,预热可降低梯度层之间的键合面积,从而增强层之间的冶金键合特性并改善拉伸性能。与在室温下形成的Stellite-6/Inconel 718 FGM相比,平均屈服强度,平均拉伸强度以及在300°C形成的Stellite-6/Inconel 718 FGM的平均伸长率增加65.1 MPa,97 MPa,97 MPa和5.2%。但是,高初始温度将影响材料的硬度。在300°C时形成的星状-6/Inconel 718 FGM的平均硬度比在20°C下形成的stellite-6/Inconel 718 FGM的平均硬度低于26.9 hv(Vickers硬度)。
第 1 章 1.0 概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1 文件的目的和使用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1.1 简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1.2 手册的范围。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.2 术语。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-3 1.2.1 符号和定义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-3 1.2.2 国际单位制(SI)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-3 1.3 常用公式 .............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..1-5 1.3.2 简单单位应力 ...................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.....1-5 1.3.3 组合应力(见第 1.5.3.5 节) ........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.4 变形(轴向)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.5 变形(弯曲)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.6 挠度(扭转)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.7 双轴弹性变形。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.8 基本列公式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.9 非弹性应力应变响应。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-7 1.4 基本原则。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-9 1.4.1 概述 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-9 1.4.2 压力。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-10 1.4.3 应变。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-10 1.4.4 拉伸性能 .............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...............1-11 1.4.5 压缩特性 ..........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。................1-17 1.4.6 剪切特性 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。......................1-18 1.4.7 轴承特性 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-19 1.4.8 温度影响。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-21 1.4.9 疲劳性能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-22 1.4.10 冶金不稳定性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....1-25 1.4.11 双轴特性 .................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-25 1.4.12 断裂韧性 ............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...............1-27 1.4.13 疲劳裂纹扩展 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.................1-36 1.4.14 用户材料热处理值的使用 .......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-39 1.5 故障类型。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.2 材料故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.3 不稳定故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-42 1.6 列。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.2 主要失稳故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.3 局部不稳定故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.4 柱测试结果的校正。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-44 1.7 薄壁截面和加强薄壁截面。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-53 1.8 用于非线性静态分析的基于许用值的流动应力。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.1 简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.2 程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.3 报告要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-57
增材制造 (AM) 仍是一项相对较新的技术。与从毛坯中去除材料的传统加工不同,AM 用于从空工作空间开始将原料逐层熔合成复杂形状。AM 能够制造复杂的零件几何形状和零件变体,而几乎无需额外制造成本。以前不可能制造的几何形状现在可以作为设计选项使用,例如弯曲的内部通道、复杂的晶格结构和设计的表面孔隙率 - 所有这些都可以重复生产。电子束粉末床熔合 (PBF-EB) 是一种 AM 方法,其中使用电子束将细颗粒粉末加工成零件。自诞生以来,PBF-EB 一直受到可供加工的材料数量的限制。本论文的目的是探索使用 PBF-EB 加工不锈钢的可能性。这项工作的重点是开发高效加工参数,目的是获得高密度成品材料,并了解工艺参数与零件由此产生的微观结构和其他质量方面之间的关系。两种不锈钢粉末,316LN(奥氏体)和超级双相 2507(奥氏体/铁素体),通过各种工艺参数使用各种熔化策略加工成固体零件。在选择一组以高加工速率生产高质量零件的参数之前,对密度、微观结构特征和机械性能进行评估和评定。这项工作的结论是,不锈钢非常适合 PBF-EB 加工,具有宽广的加工窗口。研究还表明,材料性能受所用加工参数的影响很大。对于超级双相不锈钢 2507,制造的部件需要进行制造后热处理才能达到所需的微观结构、相组成和拉伸性能,而 316LN 则可以在更大程度上直接使用,只要使用适当的制造准备和加工参数即可。
第 1 章 1.0 概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1 文件的目的和使用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1.1 简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.1.2 手册的范围。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1.2 命名法 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-3 1.2.1 符号和定义 . . .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-3 1.2.2 国际单位制(SI) .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-3 1.3 常用公式 .............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..1-5 1.3.2 简单单位应力 ...................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.....1-5 1.3.3 组合应力(见第 1.5.3.5 节) ........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.4 偏转(轴向)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.5 偏转(弯曲) .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 1.3.6 挠度(扭转) .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.7 双轴弹性变形 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.8 基本列公式 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-6 1.3.9 非弹性应力-应变响应。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-7 1.4 基本原理.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-9 1.4.1 一般 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-9 1.4.2 压力。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-10 1.4.3 应变.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-10 1.4.4 拉伸性能 .............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...............1-11 1.4.5 压缩特性 ..........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。................1-17 1.4.6 剪切特性 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。......................1-18 1.4.7 轴承特性 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-19 1.4.8 温度效应 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-21 1.4.9 疲劳性能.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-22 1.4.10 冶金不稳定性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....1-25 1.4.11 双轴特性 .................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........1-25 1.4.12 断裂韧性 ............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...............1-27 1.4.13 疲劳裂纹扩展 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.................1-36 1.4.14 用户材料热处理值的使用 .......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-39 1.5 故障类型。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.2 材料故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-41 1.5.3 不稳定故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-42 1.6 列。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.1 概述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.2 主要失稳故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.3 局部不稳定故障。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-43 1.6.4 柱测试结果的校正.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-44 1.7 薄壁截面和加筋薄壁截面。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-53 1.8 基于允许值的非线性静态分析流动应力。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.1 简介 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.2 程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-55 1.8.3 报告要求.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-57