纳米材料正成为高性能产品和服务不可或缺的一部分。随着技术的进步,利用纳米材料设计组件的可能性越来越大,充分利用这些材料可能提供的优势。纳米结构材料具有体积尺寸,结构包括纳米级特征,并且已经存在了很长一段时间,隐藏在日常用品中。最近,它们已经能够通过越来越复杂的仪器和工艺进行分析和操作。这种能力使它们更容易获得,然而,在更广泛地采用这些材料以利用其优势方面仍然存在挑战。本文概述了纳米结构材料在纳米材料更广泛背景下的地位和出现,研究了它们的机械性能、生产方法和应用。
动态再结晶完成后,在附加塑性变形热的作用下,部分较大晶粒吞噬较小晶粒并融合为较大晶粒,导致晶粒长大。由于塑性变形热小于摩擦热输入,因此增加进给速率引起的晶粒尺寸增大较小。发生动态回复和连续动态再结晶,其特征是亚晶粒形成和大晶粒相变比例增加。随着应变的增加,大晶粒相变转变为大晶粒相变,大晶粒相变数量分数越大,表示再结晶程度越高。如图7所示,N0.1和NO.2的大晶粒相变数量分数大于NO.3,说明NO.1和NO.2的再结晶程度
试验数据可知,在激光功率1400W、层厚1.0mm、扫描速度600mm/min、扫描间距1.3mm、成形角90°条件下,DED制备的Inconel718试件性能最好,其极限抗拉强度(UTS)和宏观硬度分别为1016.10MPa和36.2HRC。DED制备的Inconel718试件的UTS与传统锻造制备的Inconel718接近,且硬度更高。
本研究研究并比较了不同热处理 (HT) 对采用激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 技术制备的 Monel K500 的微观结构和力学性能的影响。由于制备过程中诱导的高冷却速度,制备的 Monel K500 试样表现出树枝状微观结构和元素微偏析。使用四种不同的 HT 程序(包括热等静压 (HIP)、固溶退火 (SA) 和时效)研究了文献中提出的 HT 对锻造 Monel K500 的适用性。使用室温单轴拉伸试验评估试样的力学性能。使用扫描电子显微镜分析了 HT 过程中试样的微观结构演变。对于所有研究的 HT 条件,与 LP-DED 试样相比,L-PBF Monel K500 试样始终表现出更高的强度和更低的延展性。 HT 工艺包括在 1160°C 下以 100 MPa 的压力进行 3 小时的 HIP、在 1100°C 下进行 15 分钟的 SA,以及在 610°C 下进行 16 小时、在 540°C 下进行 6 小时和在 480°C 下进行 8 小时的三步时效,从而使 L-PBF 和 LP-DED 制备的 Monel K500 均具有最高强度。
材料挤压增材制造 (MEAM) 作为一种现代制造工艺,目前正在吸引各个行业的关注,因为它可以以比其他增材制造工艺更低的成本生产出复杂零件。在本研究中,比较了增材制造和锻造的 17-4PH 不锈钢零件在原始状态和在 H900 条件下热处理的微观结构和力学性能。原始试样由马氏体和 δ-铁素体组成。固溶处理后,δ-铁素体相在马氏体基体中表现出明显的生长。时效处理引起的沉淀强化表现为拉伸强度和硬度的增加。此外,从实验中获得的强度系数 (K) 和应变硬化指数 (n) 被用作拉伸试验模拟的输入数据。所有试样的模拟结果与实验结果一致。模拟结果的发现有望用于预测通过 MEAM 工艺制造的复杂零件的力学行为。关键词:增材制造,材料挤压增材制造,17-4PH不锈钢,热处理,沉淀强化,有限元方法1.引言
电弧增材制造零件性能的提升依赖于结构创新和定制打印,自然优化的结构可以为设计制造提供灵感。本文以Crysomalon squamiferum壳的生物结构为灵感,采用多丝电弧增材制造(MWAAM)技术设计并制备了层状TC4/Nb多材料合金零件。利用EDS、SEM、EBSD和力学性能试验机研究了MWAAM加工仿生异质TC4/Nb多材料合金零件的界面反应、相组成、微观组织演变、晶体生长、力学性能和裂纹扩展。结果表明,MWAAM TC4/Nb多材料合金试样不同层间形成了良好的冶金结合;Ti/Nb多材料合金零件主要由α-Ti、β-Ti和(Nb,Ti)固溶体相组成。随着Nb含量的增加,从TC4层到G1层,相形貌经历了一个连续的转变过程:片层状α+β→细片层状α+短棒状α+β→针状α+β→细针状α+β。此外,随着Nb含量的增加,TC4/Nb多材料合金组分从TC4层到G2层的晶粒尺寸由3.534μm逐渐减小到2.904μm。TC4/Nb多材料合金从TC4层到G2层的显微硬度范围为404.04~245.23HV。TC4/Nb多材料合金试样具有较高的压缩强度和极限拉伸强度分别为2162.64±26MPa和663.39MPa,对应的应变量分别为31.99%和17.77%。优异的力学行为主要归因于层间晶粒尺寸的梯度转变和组织演变的良好结合;拉伸试验过程中裂纹扩展主要以裂纹偏转和多级开裂为主;TC4/Nb多材料合金构件中TC4层的强度高于G1层和G2层。
电弧增材制造零件性能的提升依赖于结构创新和定制打印,自然优化的结构可以为设计制造提供灵感。本文以Crysomalon squamiferum壳的生物结构为灵感,采用多丝电弧增材制造(MWAAM)技术设计并制备了层状TC4/Nb多材料合金零件。利用EDS、SEM、EBSD和力学性能试验机研究了MWAAM加工仿生异质TC4/Nb多材料合金零件的界面反应、相组成、微观组织演变、晶体生长、力学性能和裂纹扩展。结果表明,MWAAM TC4/Nb多材料合金试样不同层间形成了良好的冶金结合;Ti/Nb多材料合金零件主要由α-Ti、β-Ti和(Nb,Ti)固溶体相组成。随着Nb含量的增加,从TC4层到G1层,相形貌经历了一个连续的转变过程:片层状α+β→细片层状α+短棒状α+β→针状α+β→细针状α+β。此外,随着Nb含量的增加,TC4/Nb多材料合金组分从TC4层到G2层的晶粒尺寸由3.534μm逐渐减小到2.904μm。TC4/Nb多材料合金从TC4层到G2层的显微硬度范围为404.04~245.23HV。TC4/Nb多材料合金试样具有较高的压缩强度和极限拉伸强度分别为2162.64±26MPa和663.39MPa,对应的应变量分别为31.99%和17.77%。优异的力学行为主要归因于层间晶粒尺寸的梯度转变和组织演变的良好结合;拉伸试验过程中裂纹扩展主要以裂纹偏转和多级开裂为主;TC4/Nb多材料合金构件中TC4层的强度高于G1层和G2层。
1.1.2 冲压喷气发动机...................................................................................................................... 8
相也被认为是潜在候选者。9,10 过去几十年来,人们制造并检验了许多此类材料,以确定它们在高超音速飞行期间遇到的极端环境中的使用潜力。与许多需要使用传统金刚石磨削方法来创建测试样本或部件的传统先进陶瓷不同,许多 UHTC 的导电性足以使样本能够使用电火花加工 (EDM) 来制造。11-13 这项工作的目的是确定使用 EDM 制造的样本的强度和断裂韧性是否与使用传统金刚石磨削方法制备的样本不同。密苏里科技大学和陆军研究实验室 (ARL) 还按照相应的美国材料与试验协会 (ASTM) 标准测量了硬度。
所需的承载能力。 [1,4] 受这种各向异性结构的启发,定向增强材料被引入承重材料中,以在所需的方向上实现最大可能的机械性能。 [5] 仿生结构通常用于工程领域,以制造各向异性材料,这些材料可定向增强强度、膨胀或热性能,并执行特定功能,如可调形状恢复、极化图案或流体阻力。 [4] 这些各向异性材料引起了人们对组织工程 (TE) 的长期研究兴趣,以模拟生物组织的机械强度。包括心肌、动脉、静脉在内的软生物组织的强度和弹性[6,7] 在断裂拉伸强度为 1-10 MPa,弹性模量为 1-30 MPa 范围内。 [8,9] 迄今为止,人们已经研究和开发了各种材料和方法,目的是复制或至少模仿生物组织的结构、机械和功能特征。这样做的动机是为了增加我们的基本理解,[10,11] 影响 TE 中的细胞生长,[12] 或将材料用作医学模型。[13]