a 德国航空航天中心 (DLR) 工程热力学研究所,Pfaffienwaldring 38-40, 70569 Stuttgart, 德国 b 亥姆霍兹乌尔姆研究所 (HIU),Helmholtzstraße 11, 89081 Ulm, 德国 c 乌尔姆大学电化学研究所,Albert-Einstein-Allee 47, 89081 Ulm, 德国 d 日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 宇宙航行科学研究所,神奈川县相模原市中央区吉野台 3-1-1,邮编 252-5210,日本 e 高等研究研究生院 (SOKENDAI),神奈川县相模原市中央区吉野台 3-1-1,邮编 252-5210,日本 f 全球零排放研究中心,国家先进工业科学技术研究所 (AIST),梅园 1-1-1,日本茨城县筑波市 305-8568 g 日本国家先进工业科学和技术研究所 (AIST) 能源保护研究所,日本茨城县筑波市梅园 1-1-1,305-8568,日本 h 长冈工业大学材料科学与技术系,日本新泻县长冈市上富冈 1603-1,940-2188
1.1 工艺-微观结构关系 ...................................................................... 1 1.2 基于物理的建模 ...................................................................... 4 1.3 微观结构预测中的机器学习 ...................................................... 6 1.4 生成对抗网络 ...................................................................... 8 1.5 激光烧结 ...................................................................................... 9 1.6 基于激光的先进制造中的现场监测
通过烧结机械合金化的 Fe 和 Si 粉末与 Mn、Co、Al、P 作为 p 型和 n 型掺杂剂,制备了添加了 B 4 C 纳米粒子的 β-FeSi 2 。随后将固结样品在 1123 K 下退火 36 ks。退火后烧结物的 XRD 分析证实了从 α 和 ε 几乎完全转变为热电 β-FeSi 2 相。样品表面的 SEM 观察结果与衍射曲线相符。TEM 观察结果显示 B 4 C 纳米粒子均匀分布在材料中,没有可见的聚集体,并确定了晶粒尺寸参数 d 2 < 500 nm。所有掺杂剂都有助于降低热导率和塞贝克系数,其中 Co 对提高与参考 FeSi 2 相关的电导率的影响最大。结合添加 Co 作为掺杂剂和 B 4 C 纳米粒子作为声子散射体,Fe 0.97 Co 0.03 Si 2 化合物的无量纲性能系数 ZT 在 773 K 时达到 7.6 × 10 –2。将所检测的烧结物与之前制造的相同化学计量但不添加 B 4 C 纳米粒子的烧结物的热电性能进行比较,发现它们总体上具有负面影响。关键词:二硅化铁、纳米粒子、热电材料
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
晶粒尺寸是确定性的微观结构特征,可以使六角形封闭式(HCP)金属中变形的作用。尽管变形孪生是改善结构合金强度 - 降解性权衡的最有效机制之一,但随着晶粒尺寸的减少,其激活降低。这项工作报告了通过引入延性延展性的以身体为中心的立方体(BCC)纳米层接口的细粒度HCP微结构中变形孪生激活的发现。利用基于激光的添加剂制造的快速凝固和冷却条件,以获得精细的微观结构,并与强化的内在热处理结合使用,允许生成BCC纳米层。原位高能同步加速器X射线衍射允许实时跟踪机械孪生的激活和演变。获得的发现显示了延性纳米层的潜力,用于具有改善寿命跨度的HCP损伤耐受材料的新设计。
数十年来,由于其低密度,出色的机械性能和出色的耐腐蚀性,钛合金已成为各种应用程序(例如飞机和生物医学行业)最有吸引力的工程材料之一。TI-6AL-4V分类为α+β钛合金,主导了总钛使用1)的一半以上。ti-6Al-4V是其他钛合金中最广泛使用的,因为它具有复杂的微结构,可以修改以改善含量的特性2,3)。此外,与高强度的β钛合金相比,该合金的成本也较低。由于对TI-6AL-4V的需求量很高,因此已利用了几种制造方法来满足必要性。ti-6al-4V通常使用铸造和锻造制造,然后加工以精确量身定制最终尺寸4)。然而,由于材料使用效率低下,提前时间,高成本Process 5),这些调用方法是不利的。要克服这些问题,添加剂制造
本研究研究了后处理热处理对通过两种不同的增材制造技术(即激光束粉末床熔合 (LB-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED))制备的 Hastelloy-X 高温合金的微观结构和力学性能的影响。使用扫描电子显微镜 (SEM) 和电子背散射衍射 (EBSD) 分析检查微观结构,同时使用洛氏 B 法通过宏观硬度测试评估力学性能。在经过几次热处理后彻底研究了合金的微观结构,这些热处理包括应力消除(在 1066°C 下持续 1.5 小时)、热等静压(在 103 MPa 压力下在 1163°C 下持续 3 小时)和/或固溶处理(在 1177°C 下持续 3 小时)。结果表明,对于 LB-PBF 和 LP-DED Hastelloy-X,后处理热处理可产生均匀的晶粒结构以及碳化物的部分溶解,尽管它们的晶粒尺寸不同。关键词:增材制造、Hastelloy-X、微观结构、晶粒尺寸、宏观硬度。
研究了通过激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 制备的 Haynes 230 的微观结构和拉伸力学性能,沉积后在 900°C 至 1177°C 之间进行不同温度的热处理。采用扫描电子显微镜 (SEM) 进行微观结构分析,同时采用拉伸试验评估合金的室温力学性能。在沉积状态下,初始微观结构由细胞状 γ 和 M 6 C/M 23 C 6 碳化物组成。在 1177°C 下固溶 3 小时后,细胞区域似乎完全溶解。在沉积后热处理后,观察到碳化物沿晶粒边界以及晶粒内部沉淀和生长。在应力消除后在 1177°C 下固溶 3 小时可获得更好的延展性,对强度的影响微乎其微。关键词:激光粉末定向能量沉积、Haynes 230、微观结构、拉伸行为。
在打印和热处理条件下研究了通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 制造的 Inconel 625 的微观结构。L-PBF 工艺固有的极高冷却速度通常会产生精细的微观结构和复杂的残余应力场,这需要退火以减少应力并调整微观结构以获得所需的机械性能。Inconel 625 合金是一种镍基高温合金,仍然是 L-PBF 工艺中常用的材料。L-PBF 工艺产生的独特微观结构和不同热处理工艺引入的不同相需要研究,以促进材料的广泛应用。本文研究了在 700°C、900°C 和 1050°C 下进行一小时热处理对 L-PBF 部件的微观结构和显微硬度的影响。这些部件在密苏里大学研究反应堆中心 (MURR) 使用“快”中子进行辐照。还比较了辐射前后的显微硬度。
引言当前,科学界将大量注意力集中在由可再生资源获得的材料上,特别是由天然聚合物及其衍生物获得的材料,例如壳聚糖、胶原蛋白和海藻酸盐。这对于生物医学中使用的材料尤其如此,因为需要保持生物相容性和抗菌性,例如组织工程的多孔支架或封装活性物质的基质 [1, 2]。因此,一个有前景的领域是研制用于透皮给药 ( TDL ) 的贴剂,当材料贴在患者皮肤上时,能够扩散到血液中 [3]。脱乙酰基几丁质衍生物壳聚糖是一种多糖,广泛用于制造生物医学材料,包括 TDL 材料,其形式为多孔海绵、微粒、水凝胶和薄膜 [4]。由壳聚糖制成的聚合物多孔海绵是一种特别方便的皮肤接触材料。矿物无机酸和一些有机酸被用作溶剂,用于将该聚合物加工成新形式的生物材料。生产多孔壳聚糖海绵的“经典配方”包括将壳聚糖(1-2 wt%)溶解在稀乙酸溶液(1-2 vol%)中,冷冻和冷冻干燥 [5]。尽管此类材料中的酸含量较低,但接触时皮肤可能会产生过敏反应。因此,开发加工这种聚合物的新方法并寻找新的溶解介质变得极为重要。