MSE 601 材料科学与工程概论。(3) 本课程旨在为研究生提供材料科学与工程领域的一般背景知识。基本主题包括材料中的化学键、晶体结构和缺陷、扩散和相图。将在加工历史和应用的背景下讨论材料的机械、电气和光学特性。将介绍材料的各向异性特性及其张量表示等重要概念。本课程涵盖主要材料系统(金属、陶瓷、聚合物、复合材料和电子材料),并提供材料在一系列技术领域的应用示例。先决条件:化学工程或材料科学与工程研究生学历,或经讲师同意。
最近,人们对热塑性复合材料的兴趣又重新燃起,这主要是由于自动化技术的进步,通过提高制造速度,可以大幅降低成本,同时减少与热固性复合材料制造相关的零件数量和能耗。与此同时,新的材料系统已经开发出来,热塑性复合材料预浸料的质量也随着时间的推移而提高。此外,热塑性复合材料的室温保质期几乎是无限的,生产废料可以重复使用,报废零件可以回收利用,为更可持续的运营和下游市场提供了机会。这些因素促使人们对航空航天、汽车和其他工业应用领域中热塑性复合材料的先进技术产生了浓厚的兴趣。
SAE AMS-AM(增材制造)是 SAE 航空材料系统组的一个技术委员会,负责制定和维护航空材料和工艺规范以及其他 SAE 增材制造技术报告,包括前体材料、增材工艺、系统要求和后构建材料、预处理和后处理、无损检测和质量保证。他们专注于关键的增材制造工艺,例如激光和电子束粉末床熔合,但也扩展到更大的构建范围工艺,例如等离子、激光和电子束直接能量沉积。其他相关的增材制造工艺包括用于聚合物的熔融长丝制造和用于金属和非金属应用的粘合剂喷射。
执行成本估算和规划流程执行与成本估算和规划相关的活动。成本估算是一个利用历史成本预测未来成本的过程。可以生成成本估算以支持材料系统、自动化信息系统、部队、训练活动和许多其他陆军计划和项目的预算制定。整个陆军还利用成本估算通过量化替代方案的资源影响来确定资金需求的优先次序。成本规划活动在预算设定后开始,并根据资金的可用性将这些资源转化为产品、计划、服务、活动等。成本规划按资源(例如劳动力、差旅、材料)以及组织、产品、服务和客户设定计划成本和数量和质量目标。
成分和加工决定了材料的原子晶格、结构和微观结构,进而决定了材料的物理性质。这些关系是与结构和相相关的热力学物理学。本课程的目标是将基本理论应用于冶金系统,以了解其性质和性能。此外,学生将获得对微观结构合金结构、缺陷、沉淀物、应力的说明性类别的基本了解,以及它们在每类材料中的表现方式,并介绍当前最先进的先进制造技术。对物理冶金学的理解非常有助于操纵、开发和利用在材料科学和工程高级研究中有效发挥作用的材料系统和/或在工业/政府中担任相关职位。
作为 DARPA 电子复兴计划 (ERI) 2.0 的一部分,下一代微电子制造 (NGMM) 计划旨在通过实现集中的国内能力来改变三维异质集成 (3DHI) 研发 (R&D),从而快速、安全且经济高效地试生产由多种材料系统组成的 3DHI 原型。目前正在进行的 0 阶段研究工作重点是定义提供具有前所未有的能力和性能的 3DHI 微系统所需的关键制造工艺和设计工具,以及考虑开放访问 NGMM 中心所需的知识产权管理结构。在本次研讨会上,演讲者将在闪电演讲中介绍他们迄今为止分析的关键见解。
铁电体是一类具有电、机械和热特性之间各种相互作用的材料,这些特性使其具有丰富的功能。为了实现集成系统,必须将这些功能集成到半导体工艺中。为此,众所周知的铁电材料(例如钙钛矿类)的复杂性导致了严重的问题,限制了其在集成系统中的应用。在过去十年中,在氧化铪基材料中发现铁电性引起了人们对该领域的兴趣。最近,氮化铝钪中也验证了铁电性,这扩展了未来在集成电子学中看到丰富铁电功能的潜力。本文讨论了这两种材料系统在各种应用中的前景。
研究了Ti和Co与Si,_。,GE,底物反应的形成和稳定性。对于Ti/Sige系统,当C.54 Ti(Si,YGE,)2层形式时,GE索引>'最初与Si, - ,GE,基板的GE索引相同(即.v = x)。之后,从底物从底物通过晶格和晶粒结构扩散延伸到C54层中。散布到C54晶格中的一些Si取代了晶格中的GE,而C54 Ti(Si,_ ,, ge ,,)z变得富含硅(即y 对于CO/SIGE系统,确定富含硅的CO(SIL _,ge,)层以-400“ C分叉。 随着退火温度的升高,反应层变得更加富集。 对于这两种材料系统,富含GE的Si, - :GE; (z> x)观察到岛屿。 发现,对于Co/Si,_。,GE,反应层由COSI组成,而Si,_:Gez高温退火后(= 700“ C)。 我们建议这些过程是由C54 Ti(Si, - ,GE,)的晶体能量降低,Ti/Sige系统中的相位和CO(SI, - - ,GE,)驱动的。 co/sige系统中的阶段,伴随GE用Si替换。对于CO/SIGE系统,确定富含硅的CO(SIL _,ge,)层以-400“ C分叉。随着退火温度的升高,反应层变得更加富集。对于这两种材料系统,富含GE的Si, - :GE; (z> x)观察到岛屿。发现,对于Co/Si,_。,GE,反应层由COSI组成,而Si,_:Gez高温退火后(= 700“ C)。我们建议这些过程是由C54 Ti(Si, - ,GE,)的晶体能量降低,Ti/Sige系统中的相位和CO(SI, - - ,GE,)co/sige系统中的阶段,伴随GE用Si替换。
3DP – 三维打印 AM – 增材制造 MFMS – 多功能材料系统 VP – 气相沉积 DED – 直接能量沉积 SL – 立体光刻 BJ – 粘合剂喷射 MJ – 材料喷射 ME – 材料挤出 ME3DP - 材料挤出 三维打印 ISO – 国际标准组织 ASTM – 美国材料与试验协会 FFF – 熔融长丝制造 FDM – 熔融沉积成型 CAM – 计算机辅助制造 CAD – 计算机辅助设计 VFR – 体积流动速率 PLA – 聚乳酸 PBS – 聚丁二酸丁二醇酯 PHA – 聚羟基烷酸酯 SMP – 形状记忆聚合物 CNT – 碳纳米管 4DP – 四维打印