随着使用计算和数据密集型方法探索多主元合金 (MPEA) 的努力不断增加,预测材料特性的实验实现和验证需要对这些合金进行高通量和组合合成。虽然增材制造 (AM) 已成为解决这些挑战和通过零件制造进行快速原型设计的主要途径,但开发和理解工艺-结构-性能相关性的广泛研究迫在眉睫。特别是,基于定向能量沉积 (DED) 的 MPEA AM 前景广阔,因为功能分级组件制造以及表面熔覆的成分变化可能无限。我们分析了 MPEA 的 DED 的最新努力、各种过渡和难熔元素的激光金属沉积过程中的微观结构演变,并评估了各种加工参数对材料相和性能的影响。我们的努力表明,开发用于工艺参数选择的稳健预测方法和修改合成机制对于使 DED 平台能够重复生产无缺陷、稳定和设计 MPEA 至关重要。
散装NB-TA-TI-ZR难治性浓缩合金(RCCA)是通过元素粉末的等准组混合物的定向能量沉积(DED)的加成制造方法制备的。在化学成分的成本和变异性方面,使用元素粉代替预合金粉是有益的。但是,要优化沉积参数更需要。使用扫描速度的变化来研究不同热输入的影响。发现降低的扫描速度有效地减少了微观结构中存在的未溶解的NB/TA颗粒的数量。在沉积过程中采用了预热至500℃的平台,从而在所研究的沉积样品中获得了最佳的微观结构均匀性。最后,进行了1400°C/24 h的均质化退火。尽管对完全TA颗粒溶解的热 - 钙预测,但它们仍然存在于材料中。必须通过优化沉积参数来实现从元素粉末产生的RCCA的合理微结构均匀性,而对于粉末颗粒大小的尺度上的异质性,同质化退火是不可行的。
本文研究了吹粉激光熔覆(一种定向能量沉积技术)中的粉末收集效率。对标准的“逐道重叠”熔覆(“ AAA ”熔覆)和“ ABA ”熔覆进行了比较,其中初始一组间距较大的轨道(“ A ”轨道)之间留下的间隙由后续的“ B ”轨道填充。在这两种技术中,熔池表面是熔覆粉末的收集区域,并且该池的形状会受到多种参数的影响,包括熔覆速度、轨道间距和熔覆技术类型。这里给出的结果来自于对加工过程中拍摄的高速视频和所得熔覆轨道的横截面的分析。结果表明,AAA 熔覆中的第一个轨道与后续轨道具有不同的熔池形状,并且后续轨道熔池的不对称导致粉末收集效率降低。与此相反,“B”轨道熔池与其相邻的“A”轨道之间的几何形状可提高粉末收集效率。
本研究探讨了采用原料丝的激光金属熔合。我们研究了各种工艺参数如何影响被丝和工件吸收的光束能量比例以及从原料丝到熔池的金属转移。为了进行这项研究,开发了一个跟踪自由表面变形的热流体动力学模型,以包括实心丝的进给并预测其熔化。金属吸收的光束能量比例被建模为局部表面曲率和温度的函数,考虑了多次菲涅尔反射和吸收。该模型应用于钛合金 (Ti-6Al-4V),采用 1.07 μ m 激光器和传导模式工艺。进行了各种丝送料速率的实验以评估模型预测工艺的能力,并获得了良好的一致性。研究的不同参数是光束角位置、丝角位置、丝送料速率和光束-丝偏移。模拟结果的分析提供了对激光能量使用的详细物理理解。报告强调,热毛细和瑞利-普拉托不稳定性可能导致从连续金属传输模式向滴金属传输模式的转变。因此,抑制这些不稳定性可能允许使用更宽的工艺窗口。
摘要。设置机器人增材制造机器需要注意几个安全方面,包括不同系统的集成、功能工作区、人机界面和操作的便利性。本文介绍了在设计和组装机器人增材制造单元时应考虑的一些主题。它基于在 SINTEF Manufacturing 的增材制造实验室中设计和组装混合 DED 和研磨单元的经验。该单元旨在确保机器人和增材制造构建单元的安全稳定运行,为实现这一点,它采用钢框架结构,覆盖钢板,并配备通风系统、防激光窗和卷帘门。设计并集成了一个安全系统,以确保单元中运行的不同元件之间的通信和安全机制的协调。
红外激光定向能量沉积 (DED) 铝材面临许多加工问题,例如成形性差、形成孔隙、反射率高等,这些都降低了生产率。本文开发并应用了 2 kW 高功率(450 nm)蓝光定向能量沉积 (BL-DED) 技术对纳米 TiB2 装饰的 AlSi10Mg 复合材料进行加工。单道实验表明,蓝光形成完全熔化轨道所需的功率密度低于红外激光(1060 nm)的功率密度。在 900 W 激光功率下,扫描速度为 4 mm/s,蓝光熔池宽度和深度分别约为 2500 μm 和 350 μm;而红外激光未能完全熔化,原因是铝对蓝光波长的吸收率较高。在 4 mm/s 下,等轴晶粒的面积分数高达 63%。据我们所知,这一结果是 DED 工艺单道熔池中等轴晶粒面积分数最高的一次。如此高的比例主要归因于平顶蓝光激光的低热梯度(8 × 10 5 K/m)和纳米 TiB2 颗粒的细化效果。我们的工作表明,与使用红外激光的铝合金和复合材料 DED 相比,高功率蓝光激光提高了效率和制造质量,这也有望帮助加工其他高反射率材料,如铜合金。
使用金属粉末原料的基于激光的直接能量沉积 (DED) 系统被认为是一种有前途的制造方法,因为它们能够缩短生产周期并制造复杂的零件几何形状。通过在同轴注入材料并使其凝固的同时用高功率激光束产生熔池来构建组件。大规模使用 DED 的障碍在于粉末收集效率差,在这种情况下,一部分注入的粉末会逸出熔池,导致打印材料质量与供应原料质量之比下降。已经观察到混合制造机床内 DED 系统上同轴喷嘴的磨损状态会随着时间的推移降低收集效率。本研究通过将流动可视化技术应用于现场过程监控格式、实施计算流体动力学 (CFD) 模拟和沉积测试来调查这种影响。识别和分类由于磨损而导致的喷嘴几何缺陷,并通过多种计算方法证明喷嘴尖端磨损(导致轴向尖端减少)对粉末收集效率的影响。发现集料效率与粉末流直径之间存在线性相关性,导致喷嘴尖端逐渐减小至 -1 毫米时效率损失 15-20%。这些结果为进一步研究粉末进料 DED 系统的磨损效应和零缺陷制造解决方案奠定了基础。
摘要:二元Ti-Zr同质合金因具有高结构稳定性和良好成形性而成为激光定向能量沉积的潜在候选材料。针对其强度不足的问题,基于团簇模型设计了一系列不同Mo含量的Ti-Zr-Mo合金,并利用激光定向能量沉积技术在高纯钛基体上制备了该合金。研究了Mo含量对激光定向能量沉积合金组织和性能的影响。结果表明,所有设计合金的组织均为近等轴β晶粒,无明显织构。然而,随着Mo含量的增加,晶粒逐渐细化,晶格常数逐渐减小,有效提高了设计合金的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性,但略微削弱了延展性和成形性。从性能和成形质量来看,Ti 60.94 Zr 36.72 Mo 2.34(at.%)合金的力学性能、摩擦学性能、化学性能和成形性能匹配良好,广泛应用于航空发动机零部件。
本研究的目的是利用现场传感器数据检测基于焊丝的定向能量沉积 (W-DED) 过程中的缺陷形成。本研究研究的 W-DED 类似于金属惰性气体电弧焊。W-DED 在工业上的应用受到限制,因为该过程易受随机和环境干扰的影响,这些干扰会导致电弧不稳定,最终导致缺陷形成,如孔隙度和不理想的几何完整性。此外,由于 W-DED 部件尺寸较大,很难使用 X 射线计算机断层扫描等非破坏性技术在处理后检测缺陷。因此,本研究的目标是使用从安装在电弧附近的声学传感器获取的数据来检测 W-DED 部件中的缺陷形成。为了实现这一目标,我们开发并应用了一种新颖的小波集成图论方法。该方法从受噪声污染的声学传感器数据中提取一个称为图拉普拉斯菲德勒数的单一特征,随后在统计控制图中跟踪该特征。使用这种方法,可以检测到各种类型缺陷的发生,误报率低于 2%。这项工作展示了使用高级数据分析进行 W-DED 现场监测的潜力。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可证开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
病原性冠状病毒是对全球公共卫生的主要威胁,例如严重的急性呼吸综合症冠状病毒(SARS-COV),中东呼吸综合症冠状病毒(MERS-COV)和新出现的SARS-COV-2,是冠心病2019(Covirus 2019)(Covirus nipery 2019)。我们在本文中描述了冠状病毒3C样蛋白酶(3CLPRO)的一系列抑制剂的结构引导优化,这是一种对病毒复制必不可少的酶。优化化合物在酶测定中使用HUH-7和VERO E6细胞系中的几种人冠状病毒和基于细胞的测定中的几种人冠状病毒有效。两种选定的化合物在培养的原代人气道上皮细胞中显示出对SARS-COV-2的抗病毒作用。在MERS-COV感染的小鼠模型中,病毒感染后1天的铅化合物从0增加到100%,并减少了肺病毒滴度和肺部组织病理学。这些结果表明,这一系列化合物有可能进一步发展为针对人冠状病毒的抗病毒药物。