了解氧化铝增强铝复合材料 (Al-A2O3) 的循环行为对于其在不同工业领域的进一步应用至关重要。本研究重点关注通过放电等离子烧结 (SPS) 方法和摩擦搅拌焊接 (FSW) 相结合生产的 Al-氧化铝纳米复合材料的循环行为。添加的氧化铝总含量为 10%,是纳米和微米粒子的组合,其比例因样品而异。使用光学显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM) 和能量色散 X 射线光谱 (EDS) 表征 SPSed 样品的微观结构。表征了加工后的复合材料样品的微观结构并研究了其机械行为。微观结构研究表明,氧化铝的纳米粒子主要分布在晶粒边界和晶粒内部,而微米级粒子主要沉积在晶粒边界上。此外,还根据增强体尺寸和纳米粒子添加百分比分析了生产样品的硬度和拉伸性能。结果表明,纳米复合材料的力学性能和疲劳性能主要取决于初始阶段的材料性能和搅拌摩擦焊的应用条件,如转速和运动速度。纳米复合材料的断裂表面呈现出韧性-脆性复合断裂模式,韧窝更细,纳米弥散体的作用尤为突出。
1 湖南科技大学机电学院,湖南省高效轻合金构件成形技术与抗损伤评价工程研究中心,湘潭 411201 2 中南大学,国家级高强度结构材料技术重点实验室,长沙 410083 3 杭州电子科技大学材料与环境工程学院,先进磁性材料研究所,杭州 310018 4 长春工业大学材料科学与工程学院,先进结构材料教育部重点实验室,长春 130012 * 通讯作者:liuyang7740038@163.com (YL); federer.song@163.com (YS); songxiaolei@ccut.edu.cn (XS)
高沉积速率定向能量沉积工艺的主要挑战之一是材料沉积过程中产生的残余应力,这常常导致材料变形和性能不佳。适用于航空航天领域 DED 工艺的重要零件系列是薄壁部件,其特点是具有大基底表面积和肋状加强结构。在这里,基板可以设计为最终部件的一部分。基板集成到最终部件中可能会导致变形,这是由于加工过程中的残余应力释放造成的。因此,本文研究了各种基于粉末的激光金属沉积工艺参数和策略对增材制造的 Ti-6Al-4V 部件的残余应力状态以及加工过程中产生的应力释放的影响。分析是在加工过程中进行的,包括基板的在线应变测量。所采用的层去除方法允许基于分析和 FEM 模型确定加工区域特定的应力释放图。因此,计算了零件的初始残余应力状态,结果表明,尽管热处理解决了大部分残余应力,但在热处理零件中,根据处理过程中的零件夹紧情况,也发现了残余应力。此外,研究表明,靠近基材的层中存在显著的残余应力。
扫描速度 10.58 mm/s 10 格点/MCS 光斑尺寸 4 mm 52 × 70 × 80 (宽 × 长 × 深)格点 层高 1.25 mm 85 格点 网格间距 2 mm 50 格点 扫描方向 双向 双向
摘要 电子束粉末床熔合制造部件是一种复杂的增材制造工艺,在航空航天和许多工业过程中具有广泛的优势。它降低了成本,并且对粉末粒度有更大的要求。与激光粉末床熔合工艺相比,这具有更高的质量沉积速率,从而缩短了生产时间。粉末床制造工艺通常会导致沿构建方向形成柱状晶粒结构,从而产生具有各向异性的物理和机械性能的组件。这是限制该技术应用的主要问题。为了促进等轴晶粒的形成,以及细化柱状形态和消除各向异性,需要考虑工艺条件和孕育剂或异质成核位点的存在的作用。在本研究中,通过添加氮化钛孕育剂,利用熔化策略和可变工艺参数促进铁素体不锈钢中柱状晶粒向等轴晶粒的转变。我们发现,热梯度 (G) 与凝固速率 (R) 之比 (G/R 比) 控制着晶粒形态和纹理:低 G/R 比已被证明可以促进等轴晶粒的形成。研究了这种转变的工艺条件。在 Freemelt One 机器中打印单线轨迹后对样品进行分析,然后借助光学显微镜进行研究,以确定导致柱状晶粒成功转变为等轴晶粒的机器参数组合。研究得出结论,在低热梯度、高扫描速度和低面积能量的条件下,等轴晶粒的比例有所增加。最终,需要进一步研究以确定促进铁素体不锈钢从柱状晶粒转变为等轴晶粒的确切工艺参数。未来的研究人员可以使用这项研究的结果来创建这种钢种的凝固图,并帮助行业定制铁素体不锈钢中的特定纹理,以实现所需的微观结构和机械性能。关键词:增材制造、E-PBM、孕育、工艺参数、TiN、CET
由于封装设计的复杂性,镀层表面镀层厚度分布不均匀已成为电镀行业的一大挑战。在大多数情况下,根据所需的封装设计规范将镀层厚度均匀性控制在特定区域对于制造商来说是一项艰巨的任务,会导致高损失。镀层厚度均匀性与电镀工艺参数和阳极到阴极之间的电流通过密切相关。为了处理电流通过,控制阳极和阴极之间布置区域的屏蔽技术可能是一种有效的方法。因此,本文的目的是研究使用改进的机械屏蔽来改善锡镀层厚度均匀性的电镀工艺参数(电流和速度)。采用田口方法来缩小实验规模并同时优化工艺参数。结果,建立了新的参数,该参数提供理想的镀层厚度,变化较少,Cpk稳定。从所进行的实验工作表明,通过采用正确的物理电阻屏蔽孔径,能够选择性地改变或调节实施例中阳极和电镀表面之间的电场,从而控制整个电镀表面区域的电沉积速率。
2. 上海航天设备制造有限公司,上海 200245) 摘要:液压胀形工艺可以实现大型储罐底部的整体成形,但其质量受诸多工艺参数的影响。针对整体储罐底部液压胀形过程中出现的起皱、开裂缺陷,建立了以预胀压力、液压压力、压边力、压边圆角半径等工艺参数为优化目标的多目标优化模型。基于有限元仿真,利用Kriging技术建立工艺参数与质量标准之间的代理模型。采用NSGA-III算法,在储罐底部达到壁厚变化量最小、断裂趋势最小、翻边皱褶最小、皱褶趋势最小等目标的条件下,确定最优工艺参数。与粒子群优化(PSO)算法相比,NSGA-III算法更适合求解该优化问题。通过仿真实验验证了该方法的有效性和结果的准确性。关键词:储罐·液压成形·克里金法·NSGA-III
摘要:在激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 过程中,会发生许多复杂现象。这些现象与构建过程中使用的条件密切相关,会影响零件在微观结构特征和机械行为方面的质量。本文研究了构建参数对通过 LP-DED 生产的 AISI 316L 不锈钢样品的微观结构和拉伸性能的影响。首先,通过研究其形态和几何特征,从单扫描轨迹开始选择构建参数。接下来,对使用两组参数构建的 316L LP-DED 块体样品的孔隙率、几何精度、微观结构和机械性能进行了表征。使用 Voce 模型分析了拉伸试验数据,并发现了拉伸性能与位错自由程之间的相关性。总体而言,数据表明,孔隙率不应被视为 LP-DED 部件质量的唯一指标,还应进行机械表征。
静电纺丝是一种用于制造具有高表面积和微孔隙率的聚合物支架的技术,可用于各种生物医学应用,例如心血管植入物、骨骼、心脏和神经组织工程以及药物输送。与传统的挤压聚合物设备相比,静电纺丝聚合物支架具有较高的表面积,因此更容易发生快速水解和氧化降解,这可能会影响设备在使用过程中的生物相容性和机械完整性。本研究旨在确定静电纺丝工艺参数如何影响聚合物支架的形态、降解曲线和机械性能。静电纺丝支架由聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA 50:50 和 82:18)和聚己内酯 (PCL) 制成,以获得从 1500 nm 到 750 nm 不等的纤维直径。使用扫描电子显微镜 (SEM) 检查纳米纤维形态,并使用图像处理软件 (ImageJ) 测量纤维直径。通过将支架浸入 37°C 的 PBS 中 12-24 周来进行降解研究。定期取出样品,测量质量损失百分比和机械性能(拉伸强度和断裂伸长率)。使用差示扫描量热法 (DSC) 测量聚合物样品的玻璃化转变温度。我们的研究结果表明,聚合物支架特性(纤维直径和孔隙率)可以显著影响降解率,进而影响纤维随时间变化的机械完整性。这种理解将使我们能够预测和控制对体内性能至关重要的设备属性。
a 帕多瓦大学工程与管理系,Stradella San Nicola 3, 36100 Vicenza(意大利) b 挪威科技大学工程设计与材料系,Richard Birkelands vei 2b, 7491, Trondheim(挪威) * 通讯作者:paolo.ferro@unipd.it 摘要