激光作为热源用于表面改性、焊接、熔覆、定向能量沉积 (DED) 等多种材料加工应用,由于其固有特性而广受欢迎,即易于产生高功率密度、快速加热和冷却速率 (10 3 –10 6 C/s),同时将热影响区和变形降至最低。在这些应用中,DED 是一项相对较新的技术,由于其能够直接从 CAD 模型逐层沉积复杂组件,因此在世界范围内得到了广泛的研究。然而,该过程由于在积聚过程中的热积累而受到各向异性的影响,从而影响最终的微观结构、力学性能和几何完整性 [1]。已有多项研究报告了量化与峰值温度、熔池大小等有关的热积累,并控制工艺参数以实现均匀性。Song 和 Mazumder [2] 使用双色高温计开发了一种基于熔池温度的控制系统。根据温度变化调节激光功率,以改善表面和几何完整性。Ding 等人 [3] 通过感应和控制粉末流速和熔池尺寸,开发了一种机器人激光 DED 系统中的几何再现性实时反馈系统。
变体选择是钛合金中一种常见而复杂的现象,不仅受影响变体形核过程的微观组织特征(如晶粒取向、晶界、残余α相等)的支配,而且受冷却速率、残余应力等动力学因素的显著影响,尤其对于增材制造的钛合金。为研究冷却速率对激光立体成形(LSF) Ti-6Al-4V合金变体选择的影响,系统研究了激光立体成形样品(具有不同的冷却速率)不同区域但属于同一个β晶粒的α变体的选择。利用电子背散射衍射(EBSD)数据显示,虽然12种α变体均出现在不同的冷却速率下,但一些变体的面积百分比明显偏离不同冷却速率下相应的理论值。为定量表征变体选择的变化,进一步对按角度/轴类型区分的α / α边界长度分数进行统计分析。结果表明,由于残余应力较大,当冷却速度较高时(底部区域),IV 型 α / α 边界的长度分数(63.26 ◦ /[ − 10 5 5 – 3])大于其他类型的 α / α 边界的长度分数;而当冷却速度较低时(中间区域),II 型 α / α 边界(60 ◦ /[11 – 20])占主导地位,这可归因于 β → α 相变过程中的自调节机制。了解冷却速度对 α 变体选择的影响有助于理解 LSFed Ti 合金中的微观组织演变。
系统中的能量传输•可以有效地传输能量,存储或消散,但不能产生或破坏•通过润滑或绝缘来减少耗散•建筑物的冷却速率受墙壁的厚度和导热率的影响
最近,由于它们在不同的领域中的应用,例如在催化剂,超级电容器,电容器,电池和其他储能系统中,因此高级材料引起了极大的兴趣[1-3]。21世纪的许多前进技术,例如电动汽车(和混合动力),便携式电子设备和可再生能源系统,推动了对高性能储能系统的需求[4]。对可加工,轻巧,灵活的储能材料的需求不断增长,这激发了学术界和行业的研究人员开发和制造新材料,这些材料可根据目标应用程序(包括环境应用程序)提供出色的特性[5,6]。基于高级材料在几种应用中的不同潜力的基础上,该特刊旨在介绍新的高级材料中最新的最新技术,以解决研究人员在此领域中针对许多应用程序的各种具有挑战性的问题,尤其是用于存储能源。在本期中,我们提出了12篇论文,其中包括一项出色的评论“可持续生物量活性碳作为电池和超级电容器的电极 - 一个迷你审查”和一篇沟通文章。在本期特刊中,我们介绍了最新的进步,这些进步涉及活跃研究人员在创新的高级材料和混合材料方面的新颖和最先进的主题,不仅涉及它们的合成,准备和表征,而且尤其是专注于具有出色表现的此类材料的应用。本期特刊已针对不同学科的读者。全面和基础研究已在本期特刊中发表,剑桥大学研究人员的第一个贡献为“碳基于黑色 - 盖烯的多模式 - 二苯基二甲基烯纳米复合材料的非等热结晶动力学”。在这项工作中,Ahmad等人。报告了基于结晶动力学的碳黑磷酸增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的发现[7]。在这项工作中,使用非等温条件的纤维(碳黑 /石墨烯)从0.1到5 wt。%的不同比例制备了不同类型的复合材料。发现石墨烯含量以及冷却速率对结晶行为(PE-G纳米复合材料的非等温度)产生了很大的影响。发现,随着选定加固的冷却速率降低(例如,石墨烯含量),PE-G相对峰结晶温度得到了提高。以指定的冷却速率,发现随着石墨烯浓度的增强以及成核机制的转化,它会逐渐增加。从研究中得出结论,聚乙烯(PE)-G纳米复合材料的非等温结晶行为在很大程度上取决于石墨烯的含量和冷却速率。Cabello等人在他们的工作中探索了MGCL 2作为电解质的用法,以增加Li 4 Ti 5 O 12(LTO)电化学性能,作为下一代MG电池中新型阴极[8]。
工艺过程中精确的温度控制对于粘合剂的可靠快速固化至关重要。如果未达到最佳固化温度,粘合剂粘合力会变弱且不耐用。另一方面,如果粘合剂层过热,可能会遭受直接热损伤。由于快速固化需要高加热和冷却速率,因此粘合剂和组件之间会产生较大的温度梯度。因此,粘合剂中的温度不再可假定等于外部测量的组件温度。
通过添加剂制造的多元素元素合金(MPEA)的表面工程最近引起了人们对可以实现的非凡材料特性范围的显着关注。在确定制造各种成分合金的最佳加工参数方面存在挑战,它们是构成沉积材料的质量的。尽管如此,只有有限的模型可以预测处理参数的初始参数窗口。使用Alcocrfeni MPEA作为激光金属沉积的测试床,我们提出了一个将材料特性与加工变量相关的框架,从基本分子模拟和元神象优化方法中偶联预测预测。构建了一组无量纲的目标函数,以将元素差异和原子半径连接到宏观过程参数,即冷却速率,能量密度和粉末沉积密度。我们的结果表明,当MPEA由于形成晶体点缺陷而在固体时假设晶体相位,而在快速冷却过程中,二氮的固定速率在固体时假设晶体相时,差异均与冷却速率呈指数变化。然而,在合金的无定形相中缺乏这些缺陷,使元素差异系数没有不同的冷却速率的定义相关性。通过多目标杜鹃搜索的选择,我们构建了一个帕累托正面,以识别处理变量的最佳值,这些值与文献中对复杂合金的激光覆层所采用的参数一致。
ProHeat 35 感应电源配备内置温度控制器。控制器提供手动编程或基于温度的编程。手动编程提供设置功率级别和持续时间。这在预热应用中非常有用,在预热应用中,将零件加热到一定温度并移除加热装置。基于温度的编程提供了开发预热、氢气烘烤或应力释放程序的能力。为加热提供四个控制热电偶输入和两个监测热电偶输入。控制器读取控制热电偶,根据最热的热电偶调节热量上升,根据最冷的热电偶调节冷却。此功能有助于确保在过程中不会违反加热和冷却速率。控制器设计为易于理解和编程。
本文讨论了增材制造合金 718 在增材制造 (AM) 工艺和随后常用的后热处理过程中的相变方面。为此,我们采用了基本理论原理、热力学和动力学建模以及现有文献数据。我们考虑了两种不同的 AM 工艺,即激光定向能量沉积和电子束粉末床熔合。首先研究了合金 718 在凝固和固态过程中相形成的一般方面,然后详细讨论了这两个工艺和随后的标准后热处理过程中的相变。我们考虑了冷却速率、热梯度和热循环对 AM 工艺过程中合金 718 相变的影响。特别注意说明凝固过程中的偏析成分如何影响合金 718 中的相变。本研究提供的信息将有助于更好地理解合金 718 718 AM 中的整体工艺-结构-性能关系。
使用在水中稀释。Aqua-Quench®Al-In溶液的浓度会影响在组件表面形成的聚合物膜的厚度,因此控制了淬火速度。随着浓度的增加,产生较厚的膜,从而降低了淬火速度并给出较低的最大冷却速率。为了获得最佳的结果,aqua-quench®Al-in的浴缸需要良好的搅拌。我们必须在开始洗澡之前监视搅拌。浴温的温度必须在20至50°C之间。必须在低于50°C的温度下从浴缸中取出的零件,如果不是逻辑上会增加Aqua-Quench®Al-In的消耗。首先,用适量的水填充。然后添加Aqua-Quench®Al-In以获得所需的浓度。让浴缸均匀几分钟,并用粘度计来控制浓度。确保浴室中没有油或润滑剂残留物。