摘要:电子束自由曲面制造是一种送丝直接能量沉积增材制造工艺,其中真空条件可确保对大气进行出色的屏蔽并能够加工高反应性材料。在本文中,该技术应用于 α + β 钛合金 Ti-6Al-4V,以确定适合坚固构建的工艺参数。基于所选工艺参数,单个焊珠的尺寸和稀释度之间的相关性导致重叠距离在焊珠宽度的 70-75% 范围内,从而产生具有均匀高度和线性堆积速率的多焊珠层。此外,使用交替对称焊接序列堆叠具有不同数量轨道的层允许制造墙壁和块等简单结构。显微镜研究表明,主要结构由外延生长的柱状前 β 晶粒组成,具有一些随机分散的宏观和微观孔隙。所开发的微观结构由马氏体和细小的 α 层状结构混合而成,硬度适中且均匀,为 334 HV,极限抗拉强度为 953 MPa,断裂伸长率较低,为 4.5%。随后的应力消除热处理可使硬度分布均匀,断裂伸长率延长至 9.5%,但由于热处理过程中产生了细小的 α 层状结构,极限强度降至 881 MPa。通过能量色散 X 射线衍射测量的残余应力表明,沉积后纵向拉伸应力为 200-450 MPa,而进行应力消除处理后应力几乎为零。
招聘广告 爱尔兰戈尔韦大学工程/机械工程学院现招聘全职、固定期限博士后研究员/研究助理(先进制造(3D 打印)专业),欢迎符合条件的候选人申请。 大学致力于抓住混合工作机会,建设更具活力、更灵活、反应更快的大学,同时保持强大的教学、学习、研究标准和高生产力。大学将继续成为所有员工的主要工作场所,但个人混合安排请求可与直线经理结合大学混合工作政策进行审查。 该职位由爱尔兰企业局/建筑创新中心资助,有效期从 2024 年 11 月 1 日起至合同结束日期 2025 年 6 月 30 日。 项目信息: 背景:建筑行业依赖水泥基材料,但面临着延展性低、抗拉强度弱和易开裂等挑战。传统钢筋易受腐蚀,需要精确放置以防止水泥基质开裂时失效。聚合物/复合材料增强材料是一种耐用、无腐蚀的替代品。塑料和复合材料废弃物(如包装膜和工业残余物,如风力涡轮机叶片、航空航天部件)对环境污染贡献巨大。填埋会破坏生态系统,而焚烧会释放温室气体和毒素,这凸显了可持续废物管理解决方案的必要性。
1. 简介 激光加工是一种改进所选材料性能和服务特性的先进工艺。激光在材料加工中的可行性和优势取决于它能够以非接触方式向产品表面提供严格剂量和高强度的能量。激光技术可用于加工物体的远程区域和局部区域,且不会对材料产生振动和其他负面影响。这些和其他显著优势为激光加工在当前和未来具有更大的应用潜力。由于其聚焦激光辐射的能量输入极其局部集中,激光材料加工可为加工部件提供比任何其他热源更高的能量密度。因此,激光材料处理不仅可用于激光焊接或切割,还可用于改变材料的物理和机械性能。各种论文和专著 [1-3] 介绍了激光加工物理特性领域的当前成就。许多参考书 [4-6] 详细描述了激光设备在不同生产技术中的应用。研究表明,金属材料的重要特性,如抗拉强度、疲劳强度和耐磨性,都是结构敏感的,也就是说,可以通过激光加工适当改变材料结构来控制。只有少数研究通过控制材料结构的变化来软化材料 [7-10]。即使是“激光退火”这个术语,在文献中,从更广义上讲,是指通过不同持续时间的激光辐射改变固体的结构,通常是指通过纳秒持续时间的激光辐射对半导体结构进行脉冲定向结晶。
I. 构建几何形状对增材制造 316L 零件微观结构发展的影响 A. Leicht、U. Klement、E. Hryha Mater. Charact. 143 (2018) 137–143 II. 零件厚度对激光粉末床熔合制造 316L 零件微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、C. Pauzon、M. Rashidi、U. Klement、L. Nyborg、E. Hryha 已提交出版 III. 工艺气体和扫描速度对 L-PBF 制造的薄 316L 结构的性能和生产率的影响 C. Pauzon、A. Leicht、U. Klement、P. Forêt、E. Hryha 已提交出版 IV.扫描旋转对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构发展和力学性能的影响 A. Leicht、CH Yu、V. Luzin、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。163 (2020) 110309 V. 工艺参数对激光粉末床熔合生产的 316L 零件微观结构、抗拉强度和生产率的影响 A. Leicht、M. Rashidi、U. Klement、E. Hryha Mater。Charact。159 (2020) 110016 VI. 通过增加层厚度提高 316L 激光粉末床熔合的生产率:对微观结构和力学性能的影响 A. Leicht、M. Fischer、U. Klement、E. Hryha、L. Nyborg 已提交出版
摘要 — 本研究探讨了孔隙率对采用电弧增材制造 (WAAM) 生产的超级双相不锈钢 (SDSS) 弯曲疲劳强度的影响。横截面分析显示,SDSS 壁的平均宽度为 5.8 毫米,比多孔 SDSS (SDSS P) 壁宽约 1 毫米,这归因于较低的打印速度和不同的保护气体。X 射线成像证实 SDSS 材料中没有孔隙,但显示 SDSS P 材料中存在大量均匀分布的孔隙,直径从 0.4 到 1.1 毫米不等。垂直方向的硬度测量显示两种材料的硬度水平一致,SDSS 的平均值为 312 HV,SDSS P 的平均值为 301 HV。这种均匀性表明,当孔隙率不是影响因素时,基材强度相似。然而,机械测试显示出显著差异:SDSS 的屈服强度 (YS) 比 SDSS P 高 15.4%(630 MPa 对 546 MPa),极限抗拉强度 (UTS) 为 819 MPa,而 SDSS P 为 697 MPa。最值得注意的是,SDSS 的伸长率为 37.4%,比 SDSS P 高出约 118.7%,表明由于孔隙率导致延展性显著降低。疲劳测试表明 SDSS 的疲劳极限为 377 MPa,明显高于 SDSS P 的 152 MPa 极限。发现孔隙的存在会急剧降低疲劳强度。断口分析表明,SDSS P 中的疲劳裂纹源自孔隙。总体而言,研究结果表明孔隙率显著降低了 WAAM 制造的 SDSS 的机械性能,使其不太适合需要高强度和延展性的应用。
增材制造 (AM) 通过提供快速制造能力,彻底改变了液体火箭发动机的部件设计。这为推进行业的开发和飞行计划带来了重大机遇,从而节省了成本和时间,并通过新设计和合金开发提高了性能。一个值得注意的例子是 GRX-810 氧化物弥散强化 (ODS) 合金,它是专门为极端温度而开发的。这种镍钴铬基合金是使用集成计算材料工程 (ICME) 技术创建的,旨在专注于具有出色温度和抗氧化性能的新型材料。GRX-810 合金利用 AM 工艺将纳米级氧化钇颗粒融入其整个微观结构中,从而实现了显着的增强。与传统的镍基高温合金相比,GRX-810 合金的抗拉强度提高了两倍,蠕变性能提高了 1,000 倍,抗氧化性能提高了两倍。 NASA 成功展示了使用 GRX-810 合金通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 工艺开发和制造部件。我们付出了大量努力来建模、评估冶金性能、开发热处理工艺、表征微观结构和确定机械性能。GRX-810 合金专为航空航天应用而设计,包括液体火箭发动机喷射器、预燃器、涡轮机和热段部件,可承受高达 1,100°C 的温度。开发这种合金的目的是缩小传统镍基高温合金和耐火合金之间的温度差距。本文对 GRX-810 合金与其他航空航天合金进行了全面的比较,讨论了其微观结构、机械性能、加工进步、部件开发和热火测试结果。此次研发的最终目标是提升 GRX-810 合金的技术就绪水平 (TRL),使其能够融入 NASA 和商业航空航天应用。
如今,世界各地都在广泛建造高层建筑。建筑材料的强度是建造高层建筑的关键因素。混凝土具有抗压强度、刚度和稳定性,而钢具有抗拉强度和延展性,但这两种性能并不存在于一种材料中。因此,建造高层建筑需要复合材料。钢和混凝土的综合性能可以减小构件尺寸,并为建造高层建筑提供更大的强度。钢被广泛用作钢筋混凝土结构的钢筋。另一方面,在钢结构建筑系统中,钢用于建造主框架以抵抗结构力。相对于钢筋混凝土施工,钢结构施工速度快。因此,考虑到钢和混凝土的所有性能,开发了一种具有不同形状和几何形状的钢板和混凝土的新型构件,称为复合构件。复合柱就是其中之一。根据其结构、几何形状和钢和混凝土的放置,复合柱有三种类型。混凝土的性能随着其在柱中的放置而变化。混凝土约束是实现构件总混凝土强度的一个因素。约束混凝土的强度高于非约束混凝土。因此,箱形混凝土组合柱比其他组合柱具有更好的强度。钢箱组合柱可用热轧管或箱形截面建造。但热轧箱的形状和尺寸在其施工过程中是固定的。在冷轧过程中,钢箱与组合构件一样采用不同厚度的钢板制造。因此,由于类型和形状的不同,可以使用不同的钢板组合来制造钢箱。因此,装配式箱现在在世界各地的箱形柱结构中很受欢迎。箱子也可以手动或自动制造。有一些自动化机器可用于制造钢箱。
摘要:添加剂制造(AM)缺陷在纤维增强的热塑性复合材料(FRTPC)中面临着重大挑战,直接影响其结构和非结构性表现。通过基于材料挤出的AM产生的结构,特别是融合的细丝制造(FFF),逐层沉积可以引入孔隙率(在某些情况下最高10-15%),分层,空隙,纤维错位和层次之间的不完整融合。这些缺陷会损害机械性能,从而导致抗拉强度最多降低30%,在某些情况下,疲劳寿命高达20%,严重降低了该复合材料的整体性能和结构完整性。常规的非破坏性测试(NDT)技术通常难以有效地检测此类多尺度缺陷,尤其是当解决方案,穿透深度或物质异质性构成挑战时。本综述对FRTPC中的制造缺陷进行了严格的研究,根据形态,位置和大小对FFF诱导的缺陷进行了分类。讨论了能够检测到小于10 µm的空隙,以及与自感应纤维集成的结构健康监测系统(SHM)系统的高级NDT技术。与传统的NDT技术相比,还突出了机器学习算法(ML)算法在增强NDT方法的灵敏度和可靠性中的作用,这表明ML积分可以提高缺陷检测高达25–30%。最后,研究了配备连续纤维的自我报告FRTPC的潜力,用于实时缺陷检测和原位SHM。通过将ML增强的NDT与自我报告的FRTPC相结合,可以显着提高缺陷检测的准确性和效率,从而通过启用更可靠的,缺陷,更可靠的,最低的FRTPC组件来促进AM在航空航天应用中的广泛采用。
目标 • 增强物理学基础知识及其与机械工程流相关的应用。 • 让学生熟悉用于研究/确定材料各种性质的各种实验装置和仪器。 单元 I - 物质的力学和性质 9 基本定义 - 牛顿定律 - 力 - 解牛顿方程 - 约束和摩擦 - 圆柱和球坐标 - 势能函数 - 保守力和非保守力 - 中心力 - 角动量守恒 - 非惯性参考系 - 旋转坐标系 - 向心加速度和科里奥利加速度 - 弹性 - 应力-应变图 - 梁弯曲 - 悬臂凹陷 - 杨氏模量测定 - I 型梁。第二单元 - 晶体物理学 9 基础 – 晶格 - 对称操作和晶体系统 - 布拉维晶格 - 原子半径和填充率 - SC、BCC、FCC、HCP 晶格 - 米勒指数 - 晶体衍射 - 倒易晶格 - 解释衍射图案 - 晶体生长技术-切克劳斯基和布里奇曼,晶体缺陷。 第三单元 - 材料物理学 9 固溶体 - 休谟-罗瑟里规则 – 吉布斯相规则 - 二元相图 - 等温体系 - 连接线和杠杆规则 - 共晶、共析、包晶、包析、偏晶和同晶体系 - 微观结构的形成 - 均匀和非均匀冷却 – 成核 - 铁碳相图 - 共析钢 - 亚共析钢和过共析钢 – 扩散 - 菲克定律 – TTT 图。单元 IV - 工程材料与测试 9 金属玻璃 - 制备和性能 - 陶瓷 - 类型、制造方法和性能 - 复合材料 - 类型和性能 - 形状记忆合金 - 性能和应用 - 纳米材料 - 自上而下和自下而上的方法 - 性能 - 抗拉强度 - 硬度 - 疲劳 - 冲击强度 - 蠕变 - 断裂 - 断裂类型。 单元 V - 量子物理 9 黑体问题 - 普朗克辐射定律 - 光的二象性 - 德布罗意假设 - 物质波的性质 - 波包 - 薛定谔方程(时间相关和时间无关) - 玻恩解释(波函数的物理意义) - 概率流 - 算子形式(定性) - 期望值 - 不确定性原理 - 盒子中的粒子 - 特征函数和特征值 - 狄拉克符号(定性)。
图例:1) 这是用于制造此材料的 PE-UHMW 树脂(不考虑任何添加剂)的平均摩尔质量。它是通过 Margolies 方程式 M = 5.37 x 10 4 x 1.49 计算得出的,其中 为特性粘度(Staudinger 指数),根据 ISO 1628-3:2001 使用十氢萘作为溶剂(浓度为 0.0002 g/cm³)进行粘度测量得出。2) 根据 ISO 62 中的方法 1 并在 Ø 50 mm x 3 mm 的圆盘上进行。3) 这些属性的数据大部分来自原材料供应商数据和其他出版物。4) 耐高温时间至少为 20,000 小时。经过这段时间后,抗拉强度(在 23 °C 下测量)会比原始值下降约 50 %。因此,此处给出的温度值基于发生的热氧化降解,会导致性能下降。但请注意,最高允许使用温度在许多情况下主要取决于材料所受机械应力的持续时间和大小。5) 冲击强度随温度降低而降低,最低允许使用温度实际上主要取决于材料受到冲击的程度。此处给出的值基于不利的冲击条件,因此不能被视为绝对的实际极限。6) 这些估计等级来自原材料供应商数据和其他出版物,并非旨在反映材料在实际火灾条件下呈现的危险。这些库存形状没有“UL 文件编号”。 7) 给出的材料力学性能数据大部分为干法试验平均值,试验样品由厚度为 15-20 mm 的板材或直径为 40-50mm 的棒材加工而成,试验样品从坯料中取下,长度方向为纵向(平行于挤压方向)。8) 试验样品:1B 型9) 试验速度:5 或 50 mm/min [根据 ISO 10350-1 选择,取决于材料的延展性(韧或脆)10) 试验速度:1 mm/min。11) 试验样品:圆柱体 Ø 8 mm x 16 mm12) 试验样品:棒材 4 mm(厚度)x 10 mm x 80 mm;试验速度:2 mm/min;跨度:64 mm。13) 所用摆锤:4 J。14) 所用摆锤 25J。 15) 在 10 毫米厚的试件上测量。16) 测试程序类似于测试方法 A:“销盘式”测试,如 ISO 7148-2 所述,负载 3MPa,滑动速度 = 0.33 米/秒,配合钢板 Ra= 0.7-0.9 微米,在 23°C、50%RH 下测试。17) 电极配置: 25 毫米 / 75 毫米同轴圆柱体;根据 IEC 60296 浸入变压器油中;1 毫米厚的试件。