摘要:Ti6Al4V 合金具有高比机械性能、优异的耐腐蚀性和生物相容性等独特特性,是一种适用于各种工程应用的理想轻质结构金属。本文详细介绍了选择性激光熔化 Ti6Al4V 零件的机械性能,以及影响最终性能的主要加工和微观结构参数。通过将 Ti6Al4V 零件的微观结构特征与最终机械性能联系起来,提供基础知识,包括拉伸强度、拉伸应变、抗疲劳性、硬度和磨损性能。本文还对激光粉末床熔合与传统加工方法进行了比较。本文还批判性地讨论了成品 Ti6Al4V 零件中存在的缺陷及其对机械性能的影响。文献中的结果表明,当考虑植入物和航空航天应用标准的最低值时(例如 ASTM F136-13;ASTM F1108-14;AMS4930;AMS6932),典型的激光粉末床熔融 Ti6Al4V 拉伸性能(屈服强度 >900 MPa 和拉伸强度 >1000 MPa)是足够的。
1 华南理工大学机电与汽车工程学院,广州 510641;mewdlaser@scut.edu.cn (DW); 202020100649@mail.scut.edu.cn (HW); xjchan001@163.com (XC) 2 宁波大学冲击与安全工程教育部实验室,宁波 315211 3 攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室,攀枝花 617000;ludong_1786@163.com (DL); cgvermouth2022@163.com (XL) 4 四川省先进金属材料增材制造工程技术研究中心,成都先进金属材料产业技术研究院有限公司,成都 610300,中国 * 通讯作者:liuyang1@nbu.edu.cn (YL); cjhan@scut.edu.cn (CH)
研究了铸态和T6态金属盐反应制备的TiB2颗粒增强A356基复合材料的组织与力学性能。对制备的复合材料的显微组织观察表明,原位生长的TiB2颗粒形状规则,在A356基体中分布均匀,A356基体与TiB2颗粒之间有清晰的界面。对铸态和T6态制备的复合材料的力学性能进行详细分析表明,随着A356基体中原位TiB2颗粒质量分数(wt%)的增加,制备的复合材料的极限拉伸强度和杨氏模量增大,但随着TiB2颗粒质量分数的增加,制备的复合材料的泊松比减小。与A356合金相比,随着TiB 2 颗粒质量分数的增加,复合材料的杨氏模量提高了10.8%,泊松比降低了3.2%;随着TiB 2 颗粒质量分数的增加,复合材料的屈服强度先降低(当TiB 2 颗粒质量分数小于1%时)后升高,而伸长率和断面收缩率则先升高后降低。此外,T6热处理可以细化晶粒,有效提高复合材料的力学性能。
摘要:熔融生长氧化铝基复合材料因其在航空航天应用方面的潜力而受到越来越多的关注;然而,快速制备高性能部件仍然是一个挑战。本文提出了一种使用定向激光沉积(DLD)3D 打印致密(< 99.4%)高性能熔融生长氧化铝-莫来石/玻璃复合材料的新方法。系统研究了复合材料的关键问题,包括相组成、微观结构形成/演变、致密化和力学性能。利用经典断裂力学、格里菲斯强度理论和固体/玻璃界面渗透理论分析了增韧和强化机制。结果表明,复合材料由刚玉、莫来石和玻璃或刚玉和玻璃组成。随着初始粉末中氧化铝含量的增加,由于成分过冷度的减弱和小的成核过冷度,刚玉晶粒逐渐从近等轴枝晶演变为柱状枝晶和胞状结构。氧化铝含量为 92.5 mol%时显微硬度和断裂韧性最高,分别为 18.39±0.38 GPa 和 3.07±0.13 MPa·m 1/2 ;氧化铝含量为 95 mol%时强度最高,为 310.1±36.5 MPa。强度的提高归因于微量二氧化硅掺杂提高了致密性,同时消除了残余应力。该方法揭示了利用 DLD 技术制备致密高性能熔融生长氧化铝基复合材料的潜力。关键词:激光;增材制造;氧化铝;莫来石;微观结构;力学性能
摘要:提出了一种泵送式热能存储系统的模型。它基于布雷顿循环,依次作为热泵和热机工作。考虑了实际工厂中预期的所有主要不可逆性来源:工作流体和热库之间的热传递引起的外部损失、压力衰减引起的内部损失以及涡轮机械中的损失。数值分析考虑的温度适用于固体热库,例如填料床。特别强调了导致物理上可接受的配置的参数和变量的组合。获得并分析了效率的最大值,包括往返效率,并提供了最佳设计间隔。预测往返效率约为 0.4,甚至更大。分析表明,耦合系统可以运行的物理区域在很大程度上取决于不可逆性参数。这样,功率输出、效率、往返效率和泵送热量的最大值可能位于物理区域之外。在这种情况下,考虑上限值。这些最大值的敏感性分析表明,膨胀机/涡轮机的变化和压缩机的效率对选定的设计点影响最大。对于膨胀机来说,这些下降主要是由于物理操作区域面积的减小。
舒适性不断推动着对新功能的探索。在当今的应用中,泵被期望能够长时间连续运行。因此,“运行可靠性”是一个关键因素。离心泵是一种流体输送机器,其离心能由旋转的空气产生。泵用于输送流体。旋转动力通常来自电动汽车,由发动机和发动机转动。市场上对离心泵的需求很大。这种结构相对便宜、耐用且简单,其高速度使得可以将泵直接连接到无与伦比的汽车上。离心泵提供恒定的流体流动,并且可以轻松吹出而不会对泵造成损坏。泵的可靠性问题解决了化工厂、炼油厂和许多电器的大量维修和失去使用权的成本。本文介绍了泵故障的最常见原因,以及如何在泵选择过程中使用适当的分析类型和程序在大多数情况下避免这些故障。具体而言,关键问题包括泵将在最佳效率点 (BEP) 附近运行的位置。正确的泵选择和安装可避免错位。本文解释了分体式断流泵故障的各种原因。
定向能量沉积 (DED) 是一种增材制造技术,可以快速生产和修复具有灵活几何形状的金属零件。DED 期间热和材料传输的复杂性会产生不必要的微观结构异质性,从而导致零件性能分散。在这里,我们研究了使用不同沉积速率通过粉末吹制 DED 生产的 Inconel 718 在不同长度尺度上的微观结构变化。我们量化了零件内晶粒结构、纹理、成分和凝固结构的空间趋势,并将它们与硬度、屈服强度和杨氏模量的变化相关联,以突出凝固过程中热环境的影响。我们发现,使用高沉积速率时采用的高能量输入有利于沿构建和横向方向产生显着的微观结构异质性,这源于所使用的沉积策略产生的不对称冷却速率。我们还发现,在 Inconel 718 上采用的标准热处理不适合使微观结构均质化。这些结果对于开发工业相关的增材制造零件的构建速率策略具有重要意义。© 2021 作者。由 Elsevier BV CC_BY_NC_ND_4.0 出版
Al 3s 2 3p 1 12 12 12 FCC a=4.040 3.47 Mg 3s 2 19 19 11 HCP a=3.189; c=5.194 1.52 Si 3s 2 3p 2 9 9 9 金刚石a=5.469 4.54 Ti 3p 6 3d 2 4s 2 15 15 9 HCP a=2.936; c=4.648 5.31 Fe 3d 7 4s 1 17 17 17 BCC a=2.832 4.92 Co 3d 8 4s 1 19 19 13 HCP a=2.491; c=4.025 5.17 Ni 3d 8 4s 2 13 13 13 FCC a=3.518 5.08 Zn 3d 10 4s 2 19 19 11 HCP a=2.637; c=5.072 1.11 Zr 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 15 15 9 HCP a=3.232; c=5.169 6.45 Ru 4d 7 5s 1 19 19 11 HCP a=2.713; c=4.281 7.97 Pd 4d 9 5s 1 12 12 12 FCC a=3.942 3.79 Ag 4d 10 5s 1 12 12 12 FCC a=4.146 2.53
摘要:本文回顾了纳米颗粒技术在铝基合金增材制造 (AM) 方面的现状。对常见的 AM 工艺进行了概述。增材制造是制造业进步的一个有前途的领域,因为它能够生产出近净成型的部件,并且在最终使用之前只需进行最少的后处理。AM 还允许制造原型以及经济的小批量生产。通过 AM 加工的铝合金由于其高强度重量比,将对制造业非常有益;然而,许多传统的合金成分已被证明与 AM 加工方法不兼容。因此,许多研究都着眼于改善这些合金的加工性的方法。本文探讨了使用纳米结构来增强铝合金的加工性。结论是,添加纳米结构是改进现有合金的一种有前途的途径,并且可能对其他基于粉末的工艺有益。
摘要:本研究采用定向能量沉积(DED)工艺在SCM420基体上沉积Fe-8Cr-3V-2Mo-2W工具钢粉末。本研究重点研究了沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W的力学性能以及热处理对其的影响。观察了沉积后热处理引起的沉积区域微观结构特征的变化。然后分析了热处理对力学性能的影响,并对沉积材料进行了硬度、磨损、冲击和拉伸试验。将这些性能与商用工具钢粉末M2沉积材料和渗碳试件的性能进行了比较。在沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W层中,通过后热处理获得了增加的马氏体相分数,并且碳化物析出量也增加了。这使得热处理后的硬度从48 HRc增加到62 HRc,耐磨性也显着提高。吸收的冲击能量从热处理前的 11 J 降低到热处理后的 6 J,但抗拉强度却从 607 MPa 大幅提高到 922 MPa。与 M2 沉积表面相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度降低了 3%,断裂韧性降低了 76%,但抗拉强度提高了 56%。与渗碳 SCM420 相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度和耐磨性提高了 3%,断裂韧性降低了 90%,抗拉强度提高了 5%。这项研究表明,与渗碳相比,通过 DED 进行的表面硬化可以表现出相似或更优异的机械性能。