本文旨在评估一种自热测试方法,用于表征单道厚度增材制造试件的疲劳性能。它还评估了微观结构取向相对于载荷方向对耗散行为和微裂纹起始的影响。所研究的 316L 不锈钢试件采用定向能量沉积技术制造,有两种配置:(i) 完全打印试件(2 个取向)和 (ii) 修复试件。本文首先介绍形态学和晶体学纹理分析,其次介绍一系列循环载荷下的自热测试。微观结构分析显示,晶粒伸长,其尺寸、形状和优选取向由工艺参数控制。循环拉伸载荷下的自热测量证明,可以通过红外测量对小规模、薄试件进行耗散估算。自热曲线可以成功地用 Munier 模型表示。此外,可以建立打印参数和自热结果之间的几种联系。例如,连续沉积层之间的垂直增量越小,平均
大型复合材料结构(例如飞机机翼和风力涡轮机叶片)在运行过程中会承受循环载荷。使用过程中的损坏通常会由于材料摩擦而产生过多的热量,这可以通过热成像检测出来。本研究开发了一种基于热成像数据分析定量分析此类结构损伤的方法。当全尺寸复合材料风力涡轮机叶片在实验室中受到循环载荷时,使用被动热成像对其进行检查。从热成像图像中识别损伤区域,并使用图像处理自动跟踪损伤区域。随后在整体和细节层面上表征损伤区域。分析了损伤状态随疲劳循环次数的变化,并提供了有关损伤面积增长和损伤严重程度的信息。根据损伤区域的温度和焓变研究损伤的起始和进展。本研究为在循环载荷下对大型复合材料结构进行有效的结构健康监测和损伤预测提供了一种可行的解决方案。
随着芯片技术的发展,摩尔定律在微电子工业中的运用可能接近极限,三维集成电路(3D-IC)技术可以克服摩尔定律的限制,具有高集成度、高性能和低功耗的优势[1-3]。因此,3D IC中的芯片堆叠引起了电子工业的广泛关注,不同的键合技术被开发出来以保证芯片(或晶圆)的垂直堆叠,其中采用焊料的TLP键合已被提出作为实现低温键合和高温服务的有效方法。Talebanpour [4]采用Sn3.0Ag0.5Cu作为3D结构中的互连材料,经260 ℃回流温度和时效后获得了全IMC(Cu6Sn5/Cu3Sn)。储[5]研究了低温稳态瞬态液相(TLP)键合Cu/Sn/Cu和Ni/Sn/Ni焊点,分别检测到Cu 6 Sn 5 、Cu 3 Sn、Ni 3 Sn 4 、Ni 3 Sn 2 。陈[6]研究了基于TLP键合的Cu/Sn3.5Ag/Cu和Cu/Sn3.5Ag/Cu15Zn,焊点中检测到了Cu 6 Sn 5和Cu 6 (Sn, Zn) 5 ,研究发现Cu 6 Sn 5 由于其晶粒结构均一且脆性大,会降低键合可靠性;而Zn能有效地将均一晶粒结构修改为交错结构,从而提高键合可靠性。在3D IC结构中,完整IMC焊点在热循环载荷下的可靠性一直是重要的研究方向,有限元程序可以用来计算IMC焊点的应力-应变响应和疲劳寿命。田 [7] 研究了三维IMC接头的应力分析和结构优化
我们发现,许多经典概念需要扩展,以适应 AM(特别是激光粉末床熔合)中存在的特定微观结构(晶粒尺寸和形状、晶体结构)和缺陷分布(空间排列、尺寸、形状、数量)。例如,缺陷的 3D 表征变得至关重要,因为 AM 中的缺陷形状多种多样,对疲劳寿命的影响方式与传统生产的部件不同。这些新概念对确定 AM 部件疲劳寿命的方式有直接影响;例如,由于仍然缺少缺陷分类和可容忍形状和尺寸的量化,因此必须定义一种新策略,即理论计算(例如 FEM)允许确定最大可容忍缺陷尺寸,并且需要无损检测 (NDT) 技术来检测此类缺陷是否确实存在于组件中。这些示例表明,AM 部件的组件设计、损坏和故障标准以及特性(和/或 NDT)如何完全相互关联。我们得出结论,这些领域的同质化代表了工程师和材料科学家当前面临的挑战。