先进制造材料中的化学-加工-微观结构关系 摘要 先进制造不断提高开发新技术并将其推向市场的效率、能力和成本效益,这在很大程度上得益于先进的计算工具(例如集成计算材料工程,ICME)和制造过程的自动化。这些进步,以及现代制造技术与传统铸造和锻造操作相比截然不同的材料加工条件,使得开发新材料成为必要,并需要开发基于物理的高精度模型来描述材料化学、加工和微观结构(和性能)之间的关系,这些模型通常基于基本的热力学和动力学原理。本演讲探讨了此类建模工具的一些最新进展,特别关注化学和加工条件如何影响凝固微观结构和随后的固态相变。具体而言,我们将讨论凝固模型(大致归类为界面响应函数)与增材制造过程中的材料响应和微观结构发展之间的联系。 传记 Eric A. Lass 博士是田纳西大学诺克斯维尔分校的助理教授。他于 2001 年获得密歇根理工大学材料工程学理学学士学位,2003 年获得 RPI 材料工程硕士学位,2008 年获得弗吉尼亚大学材料工程学博士学位。在来到诺克斯维尔之前,Lass 博士在马里兰州盖瑟斯堡的 NIST 工作了 10 年。他的研究兴趣广泛,包括热力学和动力学在先进材料微观结构演变和相变中的应用。他目前的项目包括 Fe、Ni 和 Al 基合金的增材制造、微观结构开发 Ni 超合金和耐火成分浓缩合金。他还是一名非常活跃的 TMS 成员,目前担任增材制造桥梁委员会主席。
碳化物纳米结构因其良好的性能(热、电、机械、光学和化学)而在可再生能源领域(如太阳能的节约和释放)有着巨大的应用前景。因此,本文研究了不同浓度的金属碳化物纳米颗粒(碳化钽-碳化硅)用于建筑供暖和制冷的碳化物纳米颗粒/水的太阳能存储和释放。结果表明,随着(TaC-SiC)纳米颗粒浓度的增加,热能存储和释放的熔化和凝固时间缩短。从得到的结果来看,TaC/SiC纳米结构/水纳米系统被认为是一种有前途的太阳能存储和释放材料,具有高效率和高增益(与水相比超过50%)。此外,TaC/SiC可用于加热和冷却领域,具有良好的性能和高增益。
可以通过固化,嵌入或封装来固定放射性废物。可以通过将废物物种化学成分掺入合适基质的结构中产生,以使放射性物种在结构上是原子上的结合,也可以通过封装废物结合,通过与材料物质上或材料中物理围绕废物实现的废物,以使废物颗粒隔离,以便隔离废物,并保留了辐射核酸酯。沥青和聚合物材料通常用于低级或中级废物(LL-ILW)的封装/嵌入作为胶结的替代方案。其他材料,例如地球聚合物,一种基于碱激活的铝硅酸盐的新兴材料,也已在过去几年中开发为封装放射性废物的有希望的材料。本文档中未讨论此类材料。所描述的聚合物是有机材料,其中分子链的主要主链由碳原子组成。
1个国家主要实验室固化加工,西北理工大学,西安710072,中国Shaanxi。2高性能数值模拟与应用物理与计算数学研究所的CAEP软件中心,中国北京100088。3 CRRC Tangshan Co.,Ltd,Tangshan 063035,Hebei,中国。4西方超导技术有限公司,Xi'an 710018,Shaanxi,中国。5北京科学技术大学高级金属和材料的国家主要实验室,中国北京100083。6宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州公园宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系,美国16802。 7创新中心,NPU重庆,重庆401135,中国。 8 XI'AN技术大学材料科学与工程学院,Xi'an 710048,Shaanxi,中国。6宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州公园宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系,美国16802。7创新中心,NPU重庆,重庆401135,中国。8 XI'AN技术大学材料科学与工程学院,Xi'an 710048,Shaanxi,中国。8 XI'AN技术大学材料科学与工程学院,Xi'an 710048,Shaanxi,中国。
金属基增材制造 (AM) 被认为是一种很有前途的技术,由于该工艺具有无与伦比的设计灵活性,因此具有许多潜在的应用。AM 的工作原理是逐层“构建”零件,例如添加材料而不是去除材料。因此,可以实现传统制造无法实现的新设计和创新。然而,由于工艺缺乏可重复性和可靠性,以及制造零件的结构性能不确定,这种材料制造技术的全部效用仍未实现。为了克服这些挑战,必须建立整合工艺参数、热历史、凝固、所得微观结构和 AM 工艺制造零件的机械行为的关系。从这个角度来看,本期特刊的目标是重点介绍工艺监控、材料特性和计算建模方法方面的最新进展,旨在加深对金属 AM 材料的工艺参数-结构-性能关系的理解。
通过膨胀法研究了 CoCrMo 粉末的烧结动力学。预合金球形粉末轴向压实并在 1300°C 至 1375°C 之间烧结。结合 EDS 分析的 SEM 图像用于评估烧结样品的微观结构。还评估了烧结样品的显微硬度。致密化在固态和半固态下进行。最终致密化以液体的出现为主,液体填充了剩余的孔隙。在烧结的中间阶段和最后阶段,主要的扩散机制是体积扩散和粘性熔剂扩散。硬度也随着温度的升高而增加。确定在钼中达到了由于液体反应而形成的金属间化合物。硬度的增加归因于致密化和共晶液体凝固产生的应力。结论:CoCrMo粉末的烧结应在1350至1375°C之间进行以获得更好的力学性能。