生物医学工程的博士研究(2007-2011)专门研究细胞在哈佛医学院和马萨诸塞州波士顿,马萨诸塞州波士顿的细胞生物保存期间非平衡固化
定向能量沉积是一种 3D 打印方法,它使用聚焦能量源(例如等离子弧、激光或电子束)来熔化材料,然后通过喷嘴同时沉积。与其他增材制造工艺一样,该技术用于向现有组件添加材料、进行维修或制造新部件。直接能量沉积增材制造技术已引起业界的广泛关注,用于制造/维修在用组件。然而,该过程经历了复杂的熔化和凝固动力学,对有效控制晶粒结构提出了挑战,从而导致潜在的结构故障。这项研究旨在调查使用高强度超声波控制凝固过程和扩大系统规模以制造大型组件的潜力。从可行性研究中可以看出,超声波可以帮助细化晶粒结构,还可以减少孔隙率等异常。在可行性研究中,考虑了一系列频率和功率配置,以简化系统的扩大。根据所研究的超声波配置,最终确定在放大生产中使用 40 kHz 60 W 配置。还注意到,由于凝固过程中的成分过冷降低了熔池主体的温度梯度,因此超声波辅助增材制造中的热裂纹减少了。此外,还注意到晶粒取向垂直于振动方向,这有可能用于根据需要控制晶粒取向。这一新发现为开发超声波辅助增材制造工艺提供了新的应用。
摘要Al 2 O 3 /Al 6 Ti 2 O 13具有低热膨胀性能的复合陶瓷有望通过定向能量沉积物激光器(DED-LB)技术快速制备大规模和复杂组件。但是,由于对过程条件的理解不足,DED-LB技术的更广泛应用受到限制。Al 2 O 3 /Al 6 Ti 2 O 13(6 mol%TIO 2)复合陶瓷的质量,微观结构和机械性能作为能量输入的函数在广泛的过程窗口中被系统地研究。在此基础上,揭示了固化缺陷和微观结构的演化过程的形成机理,并确定了优化的过程参数。结果表明,高能量输入提高了熔融池的流动性,并促进了组成相的均匀分布和完整的生长,从而促进消除凝固缺陷,例如孔隙和条间隙。此外,微结构的大小在很大程度上取决于能量输入,当能量输入增加时增加。此外,由于固化条件的变化,α -AL 2 O 3相的形态随着能量输入的增加而逐渐从细胞转变为细胞树突。在凝固缺陷和微观结构大小的全面影响下,Al 2 O 3 /Al 6 Ti 2 O 13复合陶瓷的裂缝韧性和弯曲强度随着能量输入的增加而呈现抛物线法行为。在0.36 - 0.54 W ∗ min 2 g - 1 mm -1的能量输入范围内实现最佳的形状质量和出色的机械性能。在此过程窗口中,Al 2 O 3 /Al 6 Ti 2 O的平均微度,断裂韧性和弯曲强度分别高达1640 HV,3.87 MPa M 1/2和227 MPa。这项研究提供了确定熔体生长Al 2 O 3 /Al 6 Ti 2 O 13复合陶瓷的DED-LB的过程参数的实用指导。
基于新的实验观察结果,对影响316L不锈钢组件的激光粉末床融合添加剂制造的因素进行了全面分析。与现有的假设相反,研究表明,固化模式和粉末中纳米氧化物的存在都没有足以充分阐明观察到的谷物细化。相反,这项研究突出了强烈铁氧体形成组成与同时存在Mn-Si纳米氧化物之间的复杂相互作用,这是微结构改进过程的重要贡献者。这项研究探讨了涉及纳米氧化物的异质成核机制的作用,并为激光粉末床融合过程中的固化机制提供了新的见解,从而增强了我们对激光粉末床融合过程中微观结构控制的理解,并为高级材料工程提供新颖的观点。
AL4.5WT%CU是一种航空和汽车合金,在产业中广泛用于结构目的。这项工作的目的是评估AL4.5WT%Cu合金,常规和单向的两个不同的固化过程及其重结晶过程。首先,AL4.5WT%Cu合金被冷旋转锻造变形,然后在250至450°C的温度下处理热量。在54%,76%和91%的面积减少后获得了用于分析的样品。进行了光学显微镜,扫描电子显微镜和Vickers显微硬度的测试,以评估重结晶过程。结果表明,重结晶始于350ºC,因为传统样品在5分钟后呈现了完全的重结晶,而单向样品仅呈现部分再结晶。通常,对所有进行的所有分析都呈现出相似的结果。
摘要 钛合金定向能量沉积 (DED) 因其在自由成型和再制造方面的灵活性而成为一种快速发展的技术。然而,沉积过程中凝固微观组织的不确定性限制了其发展。本文提出了一种人工神经网络 (ANN) 来研究晶界倾斜角与三个致病因素(即热梯度、晶体取向和马兰戈尼效应)之间的关系。在田口实验设计下进行了一系列线材 DED、光学显微镜 (OM) 和电子背散射衍射 (EBSD) 实验,以收集 ANN 的训练和测试数据。与传统的微观结构模拟方法相比,本文开发的策略和 ANN 模型被证明是一种描述 DED 制备 Ti6Al4V 中竞争性晶粒生长行为的有效方法。它们可用于实现定量微观结构模拟,并扩展到其他多晶材料凝固过程。
晶体硅 • 多晶硅生产 • 硅锭和硅片:直拉法 (Cz)、定向凝固 (DS)、无切口技术,可生产 Cz 和 DS 等效物 • 电池转换:通过丝网印刷、电镀和无主栅技术生产单面和双面 PERC、PERT、HJT 和 IBC • 模块组装:标准接线和串接、无主栅和叠瓦
本文通过将相变材料(PCM)纳入建筑物供应气管中,以增加建筑物的热存储能力,从而提出了一种新颖的储能解决方案。与PCM集成壁相比,该解决方案具有各种优势,包括更有效的传热(强制对流和更大的温度差异)。在非高峰时段,系统以供应空气温度在材料的凝固点以下以冷却能量为PCM充电。在高峰时段,使用较高的供应空气温度,以便可以将存储的能量排放到供应空气中。这将建筑物的冷却负载的一部分从峰值的小时转移到非高峰时段。使用实验数据开发并修改了导管中PCM熔化和凝固的数值模型。通过将PCM模型与simulink共模拟平台中的能量全型DOE结合到EnergyPlus典型建筑模型来进行整个构建能量模拟。模拟,而PCM存储将On-Peak的能源消耗降低了20-25%。使用当前使用时间的电力率确定电力成本和投资回收期。
KARYASHALA 旨在通过针对特定主题的高端研讨会提高大学和学院有前途的本科和研究生最后一阶段的研究效率。该项目由科学与工程研究委员会 (SERB) 赞助,旨在提供获得专业研究技能的机会。该计划下的研讨会旨在提供人工智能和机器学习的知识和使用,以及先进材料加工技术(尤其是成型和凝固加工)的实践培训。