Brian K. Paul ac 、Kijoon Lee ac 、Yujuan He b 、Milad Ghayoor ac 、Chih-hung Chang b 和 Somayeh Pasebani ac a 俄勒冈州立大学机械、工业与制造工程学院,俄勒冈州科瓦利斯,97330 b 俄勒冈州立大学化学、生物与环境工程学院,俄勒冈州科瓦利斯,97330 c 俄勒冈州立大学先进技术与制造研究所 (ATAMI),俄勒冈州科瓦利斯,97330 提交人 Neil Duffie (1),麦迪逊,美国 本文讨论了一种新型混合方法的基本原理,该方法使用改进的激光粉末床熔合 (LPBF) 机器合成氧化物弥散强化 (ODS) 304L 不锈钢 (SS) 合金。此前,ODS 金属基复合材料是通过球磨由 LPBF 生产出来的,但这种方法的规模化成本很高。在这里,我们通过在激光转化和固结之前将前体化学物质喷射到 SS 基材上,选择性地将氧化钇纳米颗粒掺杂到 SS 基材中。这种新合金表现出良好的室温机械性能。使用电子显微镜、能量色散光谱和电子背散射衍射研究微观结构。关键词:增材制造、金属基复合材料、不锈钢
封面:X 射线显微镜对不同材料(包括地质材料、电气材料和高级材料)产生的图像选择(从顶部开始顺时针方向)。分割显示 100 毫米碳酸盐岩芯的岩性分类。使用蔡司 Xradia 520 Versa X 射线显微镜上的 FPX 探测器进行成像。此渲染图由 ORS Visual SI Advanced 创建。蔡司 Xradia 520 Versa 成像的手机相机镜头组件。棕色部分是内部断层扫描的叠加。使用蔡司 Xradia 810 Ultra 对固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的一部分进行成像。可以看到 SOFC 的三层。多孔顶部部分是阴极,它是一种镧-锶-锰氧化物 (LSM) 组合物。LSM 网络已根据其局部厚度进行颜色标记。蓝色表示薄,红色表示厚。样品的中心是电解质,由氧化钇稳定氧化锆 (YSZ) 制成。在样品的这一部分,图像显示的不是固体 YSZ,而是 YSZ 中存在的空隙。一个空隙被标记为橙色,因为它还连接到电池下部的孔隙网络。底层是阳极,它是镍和 YSZ 的多孔复合材料。YSZ 为蓝色,镍为红色。
二氧化钛 (TiO 2 ) 纳米管已被用于增强牙科材料的机械和生物性能。氧化钇稳定四方氧化锆多晶体 (Y-TZP) 已越来越多地用于牙科,作为牙冠和固定部分假体的子结构。除了最佳临床效果外,Y-TZP 还容易出现故障,因为制造过程中引入了与微结构相关的缺陷,可能会降低其结构和临床可靠性。本研究的目的是评估毛坯制造工艺的作用以及通过添加 TiO 2 纳米管(体积为 0%、1%、2% 和 5%)在控制所有制造步骤的同时对其原始成分进行修改。对材料进行了双轴弯曲强度试验、扫描电子显微镜 (SEM) 断口定性分析、场发射 SEM 微观结构评估和 X 射线衍射。对弯曲强度值进行了方差分析、Tukey (α = 0.05) 和威布尔统计。对晶粒尺寸值进行了 Kruskal-Wallis 和 Dunn 检验 (α = 0.05)。结果的亮点包括,对于实验性 Y-TZP,添加 2% vol TiO 2 纳米管陶瓷的弯曲强度值为 577 MPa,威布尔模量 (m) 为 8.1。在不同混合物中添加 TiO 2 纳米管会影响实验 Y-TZP 性能,导致弯曲强度降低,尽管它们表现出比商用 Y-TZP 更高的 m。纳米管还导致晶粒尺寸更大、孔隙更多以及单斜相略有增加,从而影响 Y-TZP 的微观结构。Y-TZP 毛坯制造控制以及 TiO 2 纳米管的添加导致更高的 m 值,因此结构可靠性更高。
燃料电池可能是将燃料转化为电能的最有效、最清洁的方式之一,因为它们避免了化学能转化为热能和热能转化为机械能的步骤。固体氧化物燃料电池 (SOFC) 是一种燃料电池,通常在 500 至 1000 C 之间运行。SOFC 中使用的标准材料是:氧化钇稳定氧化锆 (YSZ) 作为电解质,镍 - YSZ 金属陶瓷作为燃料电极,镧锶锰氧化物 (LSM) - YSZ 复合材料作为氧电极。1 尽管针对三种主要组件中的每一种都提出了多种具有增强初始性能的新型材料选择,但上述标准材料仍然是首选,因为它们在长期运行中具有耐用性。 2 例如,其他氧电极材料如镧锶钴铁氧体 (LSCF) 存在一些缺点,包括化学反应性和由于热膨胀系数 (TEC) 与标准 YSZ 的差异而导致的匹配性差。为此,已经提出了各种策略来改进标准氧电极。对于 LSM/YSZ 电极,YSZ 在中温 (IT) 范围 (700 C) 内的电导率相对较低,而 LSM 在此 IT 范围内主要是高极化电阻,限制了标准 SOFC 组件在 800 C 以下工作温度下的使用。为了降低基于 LSM - YSZ 的电池的工作温度,已经成功提出了选择性浸渍/过滤溶液基前体以形成纳米颗粒催化剂
燃料电池可能是将燃料转化为电能的最有效、最清洁的方式之一,因为它们避免了化学能转化为热能和热能转化为机械能的步骤。固体氧化物燃料电池 (SOFC) 是一种燃料电池,通常在 500 至 1000 C 之间运行。SOFC 中使用的标准材料是:氧化钇稳定氧化锆 (YSZ) 作为电解质,镍 - YSZ 金属陶瓷作为燃料电极,镧锶锰氧化物 (LSM) - YSZ 复合材料作为氧电极。1 尽管针对三种主要组件中的每一种都提出了多种具有增强初始性能的新型材料选择,但上述标准材料仍然是首选,因为它们在长期运行中具有耐用性。 2 例如,其他氧电极材料如镧锶钴铁氧体 (LSCF) 存在一些缺点,包括化学反应性和由于热膨胀系数 (TEC) 与标准 YSZ 的差异而导致的匹配性差。为此,已经提出了各种策略来改进标准氧电极。对于 LSM/YSZ 电极,YSZ 在中温 (IT) 范围 (700 C) 内的电导率相对较低,而 LSM 在此 IT 范围内主要是高极化电阻,限制了标准 SOFC 组件在 800 C 以下工作温度下的使用。为了降低基于 LSM - YSZ 的电池的工作温度,已经成功提出了选择性浸渍/过滤溶液基前体以形成纳米颗粒催化剂
除了结构紧凑、维护成本低之外,燃气轮机还可以使用多种燃料源,这使其成为高效生产能源的自然选择。 因此,在过去 40 年里,燃气轮机在电力行业(包括公用事业、工业工厂以及航空业)中的应用越来越广泛。 [6] 在联合循环运行中,当入口温度超过 1400°C 时,效率可高达 63%。 [2] 因此,人们采用了不同的策略来保护当前使用的镍基高温合金,例如沉积氧化钇稳定化氧化锆热障涂层 (TBC) 和强化薄膜冷却。然而,当考虑长时间使用(t>10000h)时,这一标准并不现实,因为TBC在900°C以上时会快速蠕变,再加上其热膨胀系数(CTE)与合金的热膨胀系数相差很大,会增加剥落的风险,并限制金属基部件在涡轮发动机中的使用。[7–10] 尤其是设想未来的燃气轮机将使用氢或氨等无碳燃料源,水蒸气是燃烧的主要产物之一,会加剧这些合金的降解。[5,11–13] 因此,为了减少温室气体排放和提高燃气轮机效率,需要用更坚固、耐氧化和腐蚀的材料来替代它们,这些材料可以在更高的温度下使用。由于密度低、热膨胀系数低(3-5.5×10−6K−1)、抗高温蠕变性和熔点高,Si3N4、SiC、SiC/SiC复合材料等非氧化物硅基陶瓷在燃烧环境中的应用非常突出[14–21]。
陶瓷/聚合物纳米复合材料因具有设计独特性和性能组合而受到广泛关注,据报道是传统复合材料中没有的 21 世纪材料。在这项工作中,我们尝试研究、开发和改进设计和制造的陶瓷/聚合物生物复合材料的生物力学,用于在复杂骨折和骨疾病的情况下修复和替换人体天然骨,方法是将纳米填料陶瓷颗粒添加到聚合物基质纳米复合材料 (PMNC) 中,以制造混合二氧化钛和氧化钇稳定的氧化锆增强高密度聚乙烯 (HDPE) 基质生物复合材料。使用热压技术在不同压缩压力 (30、60 和 90 MPa) 和复合温度 (180、190 和 200 °C) 下研究了这些生物活性复合材料。 SOLIDWORKS 17.0 和有限元 ANSYS 15.7 软件程序用于模拟、建模和分析能够承受最高应力和应变的股骨生物力学。响应面法 (RSM) 技术用于改进和验证结果。对于所有制造的纳米生物复合材料系统,结果表明,获得的输出参数值随着工艺输入参数的增加而增加,应变能和等效弹性应变值也反之亦然,纳米陶瓷成分也是影响结果的主要因素。本研究的主要研究结果推断,随着纳米陶瓷粉末(TiO 2 )含量从 1% 增加到 10%,压缩断裂强度和显微维氏硬度值分别增加了 50% 和 8.45%,而当添加 2% 的氧化锆(ZrO 2 )时,压缩断裂强度和显微硬度分别增加了 28.21% 和 40.19%。当使用 10% TiO 2 + 2% ZrO 2 /HDPE 生物复合材料时,在最高压缩率下
增材制造 (AM) 通过提供快速制造能力,彻底改变了液体火箭发动机的部件设计。这为推进行业的开发和飞行计划带来了重大机遇,从而节省了成本和时间,并通过新设计和合金开发提高了性能。一个值得注意的例子是 GRX-810 氧化物弥散强化 (ODS) 合金,它是专门为极端温度而开发的。这种镍钴铬基合金是使用集成计算材料工程 (ICME) 技术创建的,旨在专注于具有出色温度和抗氧化性能的新型材料。GRX-810 合金利用 AM 工艺将纳米级氧化钇颗粒融入其整个微观结构中,从而实现了显着的增强。与传统的镍基高温合金相比,GRX-810 合金的抗拉强度提高了两倍,蠕变性能提高了 1,000 倍,抗氧化性能提高了两倍。 NASA 成功展示了使用 GRX-810 合金通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 工艺开发和制造部件。我们付出了大量努力来建模、评估冶金性能、开发热处理工艺、表征微观结构和确定机械性能。GRX-810 合金专为航空航天应用而设计,包括液体火箭发动机喷射器、预燃器、涡轮机和热段部件,可承受高达 1,100°C 的温度。开发这种合金的目的是缩小传统镍基高温合金和耐火合金之间的温度差距。本文对 GRX-810 合金与其他航空航天合金进行了全面的比较,讨论了其微观结构、机械性能、加工进步、部件开发和热火测试结果。此次研发的最终目标是提升 GRX-810 合金的技术就绪水平 (TRL),使其能够融入 NASA 和商业航空航天应用。
社论 445 特邀社论 ST Grennell 临床技术/病例报告 446 在直接 II 类复合树脂修复中使用透明尖端获得紧密的近端接触 V Alonso • M Caserio • IL Darriba 临床研究 452 瓷贴面牙齿的牙龈健康:回顾性评估 R Arif • JB Dennison • D Garcia • P Yaman 459 漂白凝胶储存温度对牙齿颜色和敏感度影响的临床研究 D Hortkoff • B Fortes Bittencourt • J Mendes Nadal • OM Mongruel Gomes • M Rezende • PB de Almeida Farhat 469 含偏磷酸钠的口香糖对咖啡渍的增白效果:安慰剂对照、双盲原位检查 S Makino • C Kawamoto • T Ikeda • T Doi • A Narise • T Tanaka • C Almas • M Hannig • R Carvalho • H Sano 476 简化粘合系统在 2 年随访中对非龋性颈部病变的粘合性能:一项双盲随机临床试验 RF Zanatta • TM Silva • MALR Esper • E Bresciani • SEP Gonçalves • TMF Caneppele 实验室研究 488 使用复合材料分层技术掩盖变色背景:老化后掩盖能力的颜色分析 - 第二部分 BG Perez • LL Miotti • AH Susin • LB Durand 499 CQ 胺和 TPO 的组合增加了聚合收缩应力并且没有改善大块填充复合材料的固化深度 MG Rocha • DCRS de Oliveira • MAC Sinhoreti • JF Roulet • AB Correr 510 通用粘合系统应用于酸蚀冲洗和自酸蚀策略对天然牙本质龋齿的粘合系统 V Hass • AFM Cardenas • FSF Siqueira • RR Pacheco • PMW Zago • DO Silva • MC Bandeca • AD Loguercio 521 一种使用紫光进行牙齿漂白的新方法,使用或不使用美白凝胶:漂白效果研究 MO Gallinari • TC Fagundes • LM da Silva • MB de Almeida Souza • ACS Barboza • ALF Briso 530 传统和酸改性酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙霜对酸刺激前后牙本质渗透性的影响 K Kijsamanmith • D Banomyong • MF Burrow • P Kanchanasantikul • S Wipawiwat • S Srikam • S Laojarungphesatchakorn 536高透明度树脂基复合材料 YB Piccoli • VP Lima • GR Basso • VE Salgado • GS Lima • RR Moraes 545 热机械循环后自粘树脂水泥与蚀刻玻璃化氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷的粘结强度稳定性 EV Maroun • JGA Guimarães • WG de Miranda Jr • LRC Netto • AB Elias • EM da Silva 部门 556 仅在线文章 仅在线文章 E212 使用即时或延迟牙本质封闭粘结的锂二硅酸盐后牙部分冠存活率的前瞻性随机临床试验:对牙齿敏感性和患者满意度的短期结果 C van den Breemer • MMM Gresnigt • M Özcan • W Kerdijk • MS Cune E223 大体积填充和自粘树脂复合材料的水解和生物降解 OFF de Brito • ILM de Oliveira • GQM Monteiro E234 氟化漆防龋功效的体外研究 L Al Dehailan • EA Martinez-Mier • GJ Eckert • F Lippert E244 不同厚度的陶瓷整体系统的机械行为 D Longhini • COM Rocha • LT de Oliveira • NG Olenscki • EA Bonfante • GL Adabo E254 热循环对 CAD/CAM、大体积填充和传统树脂复合材料双轴弯曲强度的影响 EB Benalcázar Jalkh • CM Machado • M贾尼尼·I·贝尔特拉米尼·MMT·皮萨·PG·科埃略·R·平田·EA·邦凡特