摘要:近年来,增材制造技术越来越广泛,其中发展最为深入的是金属基体上的直接金属沉积 (DMD)、合金和陶瓷材料。这项研究展示了在 1045 结构钢上沉积异质金属合金(镍基合金和 Fe-Al 青铜)有效形成涂层的可能性。研究考虑了复合涂层的显微硬度、微观结构和摩擦学性能的变化,这些变化取决于 DMD 处理过程中的激光点速度和间距。结果表明,如果正确选择复合涂层的成分,则可能存在 DMD 条件,以确保它们之间以及与基体之间的可靠和持久连接。
陶瓷是一种脆性材料,具有高导热性和导电性,而陶瓷易碎、导电性差。然而,大多数陶瓷即使在高温下也表现出高刚度和稳定性,而大多数金属材料即使在中温下使用寿命也有限。在高温下,金属会发生微观结构变化和机械性能劣化。最常见的MMC类型是将陶瓷加入金属基体中。陶瓷增强金属复合材料预计比单相金属及其合金具有明显的优势。MMC受益于金属基体的延展性和韧性以及陶瓷增强体的高温稳定性、刚度和低热膨胀,可以满足金属和陶瓷都会独立失效的应用所需的性能[9, 10, 12-15]。
陶瓷金属复合材料具有重量轻、成本低、耐磨、耐腐蚀、强度高等特殊性能,是传统材料中颇具前途的先进材料。搅拌铸造是制造铝基复合材料成本最低、最简单的方法之一。搅拌铸造的主要局限性是增强陶瓷颗粒(团聚体)在金属基体中的分布不良、制造过程中复合材料的孔隙率以及陶瓷颗粒与熔融金属的润湿性。提高陶瓷金属基复合材料 (CMMC) 的搅拌铸造参数是许多研究的主要目标。本文将详细讨论搅拌铸造工艺,其中包括影响增强体均匀分布、制造过程中复合材料的孔隙率以及陶瓷金属基复合材料的力学性能的参数。
采用粉末冶金法合成金属基纳米复合材料,以二氧化铈 (CeO 2 ) 纳米粒子 (1、2、3、4 wt.%) 作为增强体,包含在铝 (Al) 金属基体中。研究了铝的结构和力学性能随增强 CeO 2 纳米粒子浓度的变化。采用共沉淀技术合成二氧化铈纳米粒子,其结构为面心立方 (fcc),平均晶粒尺寸为 12.80 nm。纳米复合材料的结构分析证实了 CeO 2 纳米粒子在铝基体中均匀分散。由于 CeO 2 纳米粒子的存在,铝的硬度值有显著提高,当铝基体中 CeO 2 的含量为 2 wt.% 时,硬度值最大,同时与纯铝相比,Al-CeO 2 纳米复合材料的磨损有所增加。腐蚀分析也证实了 Al-CeO 2 纳米复合材料耐腐蚀性能的提高,当 Al 基质中 CeO 2 的含量为 4 wt.% 时,耐腐蚀效率最高为 83.75%。
对于大多数应用,INCONEL 718 合金被指定为:固溶退火和沉淀硬化(沉淀硬化、时效硬化和沉淀热处理是同义词)。合金 718 通过将次生相(例如伽马素和伽马双素)沉淀到金属基体中而硬化。这些镍(铝、钛、铌)相的沉淀是通过在 1100 至 1500°F 的温度范围内进行热处理引起的。为了使这种冶金反应正常进行,时效成分(铝、钛、铌)必须溶解(溶解在基体中);如果它们以其他相的形式沉淀或以其他形式组合,则它们将无法正确沉淀,并且无法实现合金的全部强度。要执行此功能,必须首先对材料进行固溶热处理(固溶退火是同义词)。INCONEL 718 合金通常采用两种热处理: •固溶退火温度为 1700-1850°F,然后快速冷却(通常在水中),再加上在 1325°F 下沉淀硬化 8 小时,炉冷至 1150°F,在 1150°F 下保持,总时效时间为 18 小时,然后空气冷却。•固溶退火温度为 1900-1950°F,然后快速冷却(通常在水中),再加上在 1400°F 下沉淀硬化 10 小时,炉冷至 1200°F,在 1200°F 下保持,总时效时间为 20 小时,然后空气冷却。如果材料需要进行机械加工、成型或焊接,则通常在轧机退火或应力消除状态下购买。然后在材料最具延展性的状态下进行制造。制造后,可以根据适用规范的要求进行热处理。
PAL § 3102-e(1)(b) 下的新兴技术是指:1) 先进材料和加工技术,涉及开发、修改或改进一种或多种材料或方法,以生产具有改进性能特征或特殊功能属性的设备和结构,或激活、加速或以其他方式改变化学、生化或医学过程。此类技术包括但不限于以下内容:金属合金、金属基体和陶瓷复合材料、先进聚合物、薄膜、膜、超导体、电子和光子材料、生物活性材料、生物加工、基因工程、催化剂、废物减排和废物处理技术;2) 工程、生产和国防技术,涉及基于知识的控制系统和架构、先进的制造和设计流程、设备和工具,或推进、导航、制导、航海、航空和航天地面和机载系统、仪器和设备。此等技术包括但不限于下列各项:计算机辅助设计与工程、计算机集成制造、机器人与自动化设备、集成电路制造与测试设备、传感器、生物传感器、信号与图像处理、医疗与科学仪器、精密加工与成型、生物与遗传研究设备、环境分析、补救、控制与预防设备、国防指挥与控制设备、航空电子与控制装置、导弹与航天器推进装置、军用飞机、航天器以及监视、跟踪与防御预警系统;3)用于生产电子、光电子、机械设备和带有交互式媒体内容的电子发行产品的电子和光子器件及部件。此等技术包括但不限于下列各项:微处理器、逻辑芯片、存储芯片、激光器、印刷电路板技术、电致发光、液晶、等离子和真空荧光显示器、光纤、磁信息与光信息存储、光学仪器、透镜与滤波器、单工与双工数据库以及太阳能电池; 4)涉及先进计算机软件和硬件、可视化技术和人机界面技术的信息和通信技术、设备和系统。这些技术包括但不限于:操作和应用软件、人工智能、计算机建模和仿真、高级软件语言、神经网络、处理器架构、动画和全动态视频、图形硬件和软件、语音和光学字符识别、大容量信息存储和检索、数据压缩、宽带交换、多路复用、数字信号处理、和光谱技术;5)生物技术是涉及对生物体进行科学操作的技术,特别是在分子和亚分子遗传水平上,以生产有助于改善植物、动物和人类生活和健康的产品;以及与这些改进相关的科学研究、药理学、机械和计算应用和服务。此类应用和服务所包含的活动应包括但不限于替代 mRNA 剪接、DNA 序列扩增、抗原转换、生物增强、生物富集、生物修复、染色体步行、细胞遗传工程、DNA 诊断、指纹识别和