摘要:固态电池(SSB)是现任锂离子技术的有前途的替代品;但是,他们面临一系列独特的挑战,必须克服这些挑战,以使其广泛采用。这些挑战包括高电阻,动力学缓慢的固体 - 固体界面,以及形成界面空隙的趋势,导致由于断裂和分层而导致的循环寿命降低。这项建模研究通过将化学和机械材料特性与其电化学响应联系起来,探测了固体电解质(SE)固体 - 固体界面上应力的演变,可以用作优化基于硅(SI)SSB的设计和制造的指南。研究了由无定形SI负电极(NE)组成的薄膜固态电池,该电池由SI的静脉诱导的膨胀引起的SE施加压缩应力。通过使用2D化学 - 机械模型,使用连续尺度模拟来探测施加的压力和C率对细胞应力 - 应变响应的影响及其对整体细胞容量的影响。由于LI通过Si的缓慢扩散而导致局部菌株,因此在Si电极内产生了复杂的浓度梯度。为了减少100%SOC的界面应力和应变,需要在中等的C速率下运行低施加压力。另外,可以对SE的机械性能进行量身定制以优化细胞性能。但是,如果SE应力的减少更加关注,则应针对具有中等屈服强度(1-3 GPA)的符合年轻的模量(约29 GPA)。为了减少SI应激,应选择具有与磷氧硝酸锂(〜77 GPa)相似的中等年轻模量的SE,应选择与硫化物相当的低屈服强度(〜〜0.67 GPA)。这项研究强调了对SE材料选择的需求和其他细胞成分的考虑,以优化薄膜固态电池的性能。关键字:固态电池,薄膜,实心电解质,材料选择,有限元分析模型,弹性,塑料,硅负电极
据报道,一种定量策略来设计和开发基于MG-AL的合金以实现高热有效性,其中可以引入特定的元素以降低MG矩阵中的Al浓度,并抑制Mg 17 Al 12相形成的形成,通过形成新的金属层间相。基于定量计算,该策略由新型的模具铸造Mg3.2AL4.4LA0.4ND(以wt。%)合金提供,该合金在环境温度下提供了114.3 w/(m∙k)的热电导率为114.3 w/(m∙k),在300°C,比300°C,〜255%的137.5 w/(M∙k)中的热电导率(M。同时,与AE44合金相比,合金还具有优异的环境屈服强度为143.2 MPa,伸长率为8.2%,并且在升高温度下的AE44合金。
皮质骨的弹性模量低于 30 GPa,而生物医学钛植入物的弹性模量高于 100 GPa。这种弹性模量的不匹配会导致由应力屏蔽效应和植入物的骨整合不良引起的骨吸收。本研究旨在确定激光定向能量沉积 β 型 Ti 合金锭中形成的强烈 <100> 纤维织构是否会导致弹性模量显着降低。我们证明激光沉积的 β 型 Ti-42Nb (wt%) 合金锭表现出各向异性的力学性能。由于强烈的 <100> 纤维织构,在构建方向上获得了低弹性模量(低于 50 GPa)和高屈服强度(高于 700 MPa)。新型激光沉积 Ti-42Nb 合金还表现出优异的体外生物性能,表明其适用于生物医学应用。
摘要:本文研究了利用我们最近开发的激光箔打印 (LFP) 增材制造方法制造致密铝 (Al-1100) 部件 (相对密度 > 99.3%)。这是通过使用 7.0 MW/cm 2 的激光能量密度来稳定熔池形成并以 300 µ m 厚度的箔片产生足够的穿透深度来实现的。LFP 制造的样品中的最高屈服强度 (YS) 和极限拉伸强度 (UTS) 沿激光扫描方向分别达到 111±8 MPa 和 128±3 MPa。与退火的 Al-1100 样品相比,这些样品表现出更高的拉伸强度但更低的延展性。断口分析显示拉伸试验样品中存在拉长的气孔。利用电子背散射衍射 (EBSD) 技术观察到 LFP 制备样品中沿凝固方向的强烈晶体织构和密集的亚晶界。
增材制造已从一种快速成型技术发展成为一种能够生产高度复杂零件的技术,而且这些零件的机械性能优于传统方法。利用激光加工金属粉末,可以加工任何类型的合金,甚至金属基复合材料。本文分析了激光粉末床熔合加工的 316L 不锈钢的拉伸和压缩响应。通过光学显微镜评估了所得的微观结构。关于机械性能,确定了屈服强度、极限拉伸强度、断裂前伸长率、抗压强度和显微硬度。结果表明,微观结构由堆叠的微熔池构成,由于高热梯度和凝固速度,熔池内形成了细胞状亚晶粒。抗压强度(1511.88 ± 9.22 MPa)高于拉伸强度(634.80 ± 11.62 MPa)。这种差异主要与应变硬化和残余应力的存在有关。初始显微硬度为206.24±11.96 HV;压缩试验后,硬度增加了23%。
3.2.2 面板饰面:面板饰面为 24 号规格 [最小基钢厚度为 0.022 英寸 (0.55 毫米)] 冷成型镀锌钢板,两面锌涂层重量为 0.056 磅/平方英尺 (272 克/平方米)。饰面在工厂涂有光滑的白色 4 密耳 (0.102 毫米) 未增塑聚氯乙烯 (uPVC) 涂层。钢材为符合 EN 10346 的 DX51D 级钢材,规定最小极限抗拉强度为 40 ksi (280 MPa),屈服强度为 33 ksi (230 MPa)。饰面宽 48 英寸 (1219 毫米),长 122 英寸 (3100 毫米),宽 48 英寸 (1219 毫米),长 146 英寸 (3700 毫米)。饰面由经批准的质量文件中注明的制造商提供。
增材制造 (AM) 是一种通过一层一层地不断添加材料来创建组件的工艺。与传统的“减材”加工工艺相比,“增材”制造有几个好处,包括减少材料浪费、通过减少生产步骤来轻松生产复杂零件以及减少制造前置时间。本文展示了使用金属惰性气体 (MIG) 焊接的电弧增材制造 (WAAM) 工艺,以分析其在海事领域的潜在应用。本报告展示了焊接板的弯曲屈服强度如何随着不同数量的金属添加剂增强而变化。进行了标准三点弯曲试验,以确定弯曲屈服强度的差异并观察材料行为。最后,本文讨论了 WAAM 等 AM 工艺仍在开发中,但它们在海事行业的潜力是显而易见的,尤其是可以为我们的海外作战人员提供补给。
在回收铝屑时,氧化铝层会产生很大的问题,限制铝金属在相邻屑之间的结合。多位研究人员 [9,27,29,30] 报告称,如果氧化铝层破裂并分散在基质中,则回收材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度会提高,因为会形成由铝和氧化铝颗粒组成的复合材料。然而,他们也观察到这种回收铝复合材料的塑性显著下降。然而,其他作者 [18] 观察到氧化物会刺激空腔成核,从而产生过早断裂,随着氧化物含量的增加,材料的伸长率会降低。此外,他们指出,氧化物的浓度对回收材料的机械性能影响较小 [13,31],这与之前提出的观点相矛盾。总体而言,就屑片之间的结合而言,无论是液体还是固体回收屑的方法,氧化层始终被视为一道屏障。
摘要 采用选区激光熔化(SLM)成形技术制备Inconel 718合金并进行不同的退火处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和MTS试验机研究了不同退火处理下选区激光熔化成形的Inconel 718合金的组织、力学性能和疲劳性能。结果表明:均匀化和双时效退火后的Inconel 718合金组织变化最为明显,合金组织以再结晶组织为主,组织中含有大量退火孪晶,晶界平整。选区激光熔化成形的Inconel 718合金经不同的退火处理后屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有较大提高,而断后伸长率明显下降。 Inconel 718合金经双重时效退火和固溶双重时效退火后的疲劳性能略有提高,而均匀双重时效退火后的疲劳性能略有下降。
镍基高温合金是能源和航空航天领域高温应用必不可少的材料。这些材料的增材制造 (AM) 可以为高温部件的设计、功能和制造带来显著益处。然而,由于 AM 制造过程中的开裂问题,只有少数材料经过了尝试和鉴定。本文对 Haynes 282 通过激光粉末床熔合 (LPBF) 的可加工性和性能进行了初步评估,这是一种相对较新的镍基高温合金,其性能优于许多传统的锻造高温合金。结果表明,通过全密度 LPBF 可以制造无裂纹的 Haynes 282。尽管具有明显的各向异性,但其室温下的机械性能超过了参考材料在制造和热处理条件下的性能。 800 ◦ C 下的机械性能表明,LPBF 热处理的 Haynes 282 的屈服强度与参考材料相当,但延展性显著降低。良好的应力断裂性能也表明 Haynes 282 是增材制造的理想选择,特别是如果可以针对增材制造的成品微观结构重新设计热处理工艺。