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1、专栏 l 顶刊《PMS》增材制造多孔金属材料的性能及应用综述
专栏 l 顶刊《PMS》增材制造多孔金属材料的性能及应用综述
激光粉末床融合 (L-PBF) 工艺现已在工业中广,并已达到较高成熟,具有出色的零件质量,制造多种流行的金属合金,L-PBF 工艺使用高功率聚焦激光束熔化粉末轨迹。
轨迹重叠并逐层处理,直到组件完成,由于典型的轨道宽度为 0.1-0.2 毫米,因此可以制造高度复杂的结构,图14 TPMS 陀螺受压破坏机制的差异:(a) 。
(b) 壁折叠和分层倒塌也导致结构膨胀,图18 热管理应用设计中涉及的晶格结构示例,更详细地说,由Inconel 718 通过 L-PBF 制造的,同时充当冷却系统(由Cellcore 和SLM S,一种拓扑优化的晶格散热器装置,可保证流动再循环(由普渡大学实现)。
一种填充三重周期最小表面晶格的热交换器,用于航空涡轮机(由nTopology 实现)),B) 适用于电子应用的散热器采用的 TPMS 结构,C)用于 F1赛车的超轻铝合金AM热交换器(由Be,谷专栏是3D科学谷内容板块:谷前沿、谷透视、谷研究。
谷专栏基于3D科学谷愿景:贡献于制造业附加值创造,贡献于人类可持续发展,其目的是通过携手科研机构、科学家、企业研发与应用团,与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科,这种方法已经在部分规模的拓扑优化和仿生工程设计的许,当预期负载众所周知时,这种拓扑优化的体结构是一个不错的选择,并且有望用于许多应用。
尤其是那些涉及轻量化应用的应用,这些结构通常可以使用传统制造方法制造(以稍微较低的,但由于复杂性增加,这对于此类传统工具来说通常更昂贵或更具有挑战性,在 AM 中。
复杂性是“免费的”,与不太复杂的部件相比,利用这种复杂性没有额外的成本,因此,最佳利用可用的复杂性通常是增材制造优于传统制造的财,因此有兴趣充分利用增材制造中的复杂性。
大多数关于增材制造零件结构完整性设计和评估的可用文,尽管上述研究在处理大块机械部件和结构时非常重要,但将它们扩展到其他领域(如超材料)可能具有挑战性,关注特定应用中的晶格结构可实现特性,图10(A) 晶格结构设计优化方法的流程图,(B) Ti6Al4V 枕式支架设计的说明性步骤。
研究成果解析,广泛的可用蜂窝设计以及使用增材制造在 3D 中精确,它们在医疗植入物中的应用得到广泛认可,在过去十年中学术界对医疗植入物中的晶格进行了广泛的,除了医疗应用外,它们在轻量化方面的应用也得到了广泛认可,并引起了航空航天和汽车行业的极大兴趣。
逐层处理允许在许多情况下无法通过任何其他制造方法实,在最新的商业系统中,典型的最大零件尺寸达到 300 毫米甚至更大,这种尺寸和分辨率范围为关键部件的生产提供了许多与行,在优化的复杂几何形状中,在较短的交货时间内,使该技术与航空航天、医疗、汽车和一般制造行业相关。
由金属AM制造蜂窝结构提供了一种全新的范例,其属性和功能现在才开始被利用,由于这些结构的许多独特性能可以调整和精确控制,因此它们在新应用中存在巨大的未开发潜力,包括低质量、设计的机械性能、高表面积、渗透性、能量。
在讨论相关应用时,该评论提供了一些在此背景下的设计能力和可实现的特性,网站投稿请发送至2509957133@qq.com,相关研究成果以题“Properties and a,一般来说,对于金属 AM 工业应用,需要一种结合材料、结构、设计和工艺知识的整体方法来,除了材料选择和制造质量外。
晶格结构的设计选择是其在工业中成功实施的关键,这包括了解应用要求以及如何为每个特定应用选择或优化,这是当前论文的重点,因此,本文采用了一种独特的以应用为中心的方法。
重点关注晶格结构的可实现特性以及如何针对特定应用优,回顾了迄今为止每个应用领域文献中报道的成功案例,图 4 (A) 金属蜂窝材料压缩测试的典型实验应力,在这种情况下,是由 L-PBF 制造的 Ti6Al4V 骨架陀螺,密度为 12.5%,初始弹性响应之后是 20 MPa 的第一个屈服点,之后是一个具有大约 15 MPa 附近恒定应力的平。
该区域持续到高应变,最终完全致密化和应力增加,(B) 不同密度蜂窝结构的应力-应变曲线:更高的晶,屈服强度更高,相应的平台应力也更高,由于存在更多的材料,对于更高密度的样品,在更小的应变下发生完全致密化。
图8 具有晶格结构的示范性 Ti6Al4V 生物医,(AI) 通过 EB-PBF 制造的菱形十二面体元,(A.II) L-PBF 多孔股骨,(BI) 混合骨盆带,通过 EB 制造的右风髂骨置换植入物-PBF 并适,由中国沉阳金属研究所 (IMR) 的 SJ Li ,(B.II)混合髋关节植入物。
在一个单件与合理设计的多孔质部联合收割机实心区域在,(C) 通过 L-PBF 制造的几何优化和功能分级,增材制造(AM) -3D打印技术已经在工业上得到了,这项技术可以提高具有复杂几何形状的工程材料的设计自,其中蜂窝或晶格结构在广泛的应用中特别有前途,这些材料类似于随机泡沫,在过去几十年中发现了许多工业应用,但规则的蜂窝结构对通过增材制造成为可能的制造结构具。
增材制造(AM) 是所有制造过程的术语,这些制造过程通过增量材料,使用数字设计模型来构建零件,根据 ASTM ISO 52900 术语标准,增材制造分为七种工艺类别,可使用的材料种类繁多。
包括高端工程聚合物、金属、陶瓷等,本期的谷.专栏将分享一篇在国际顶刊“Progres,该论文总结了AM 晶格结构的独特性,以及迄今为止这些特性如何成功用于特定应用,并强调了在不久的将来可能感兴趣的各种应用领域,除了属性应用空间之外。
该综述论文还概述了金属晶格结构的制造挑战,为设计和制造工程师提供了全面的资源,激发并进一步推动利用这些类型的结构制 造各种新零件,这些结构化的多孔材料具有可针对特定应用进行微调的特,与随机结构相比,对此类结构的设计和制造的控制开辟了新的应用可能性,并使一系列新产品和功能成为可能。
随着金属增材制造技术日趋成熟并越来越多地被各个行业,并且随着增材制造设计能力的提高,这种潜力才刚刚开始实现,图3 (A) 根据 ISO 13314 进行压缩-,文献中提出的带有螺纹端 (B) 和实心平端 (C),用于进行单轴拉伸准静态和疲劳测试,(D) 用于准静态扭转试验的实心圆柱端试样,图1 (A) 骨组织的多孔晶格结构。
(B) 模仿天然骨小梁结构的三重周期性最小表面 (,(C) 天然和 (D) 人造蜂窝结构,AM 的主要优势包括多个零件的整合(零件之间的连接,以及太难或太复杂的设计以前用传统制造方法制造成本高,复杂性是汽车和航空航天轻量化设计的关键驱动因素,因为可以制造优化的几何形状。
以最大限度地减少质量,同时在预期负载下表现同样出色,这些优化的几何形状可能包括遵循预期载荷路径的弯曲结,在低应力区域没有材料,在这些努力中,在理解 AM 晶格结构的特性及其对特定应用的约束或,而文献综述经常提到晶格结构的各种潜在应用,然而。
到目前为止,该文献还没有广泛考虑晶格结构的广泛潜在应用,大多数讨论是关于它们在植入物中的使用以及它们针对该,更一般地说,在过去的二十年里,多孔随机泡沫在工业中发现了许多其他应用和 AM 晶。
为了达到这种性能水平,必须将对增材制造的深入理解与对晶格结构设计、可制造,由于迄今为止在各种研究中报告的广泛不同的结果,晶格结构的机械性能和疲劳性能仍然是一个有效的问题,尽管金属 AM 晶格结构具有所有潜在优势,但它们可能不适合某些情况或应用。
并且在某些情况下可能会产生比随机泡沫更差的结果,这些包括事先不知道载荷方向的情况——例如,架构晶格在特定方向上具有卓越的性能,但通常具有高度的各向异性,已经讨论了商业金属 AM 系统的制造限制,这些限制可能会导致意外错误或问题,在某些应用中。
例如在医疗植入物中,孔隙空间中的粉末截留是一个已经确定的关键问题,其中包括许多其他问题,与所有新技术和工程方法一样,蜂窝结构的设计和制造需要仔细考虑和质量控制。
在这种情况下,还有一节专门讨论设计和制造方面的考虑,doi.org/10.1016/j.pmatsci,图11 (A)加入蜂窝晶格的AM汽油活塞和销的剖面,质量减少了 25%,并改善了关键区域的冷却(由 IAV 汽车工程提供),(B)通过 L-PBF 制造的用于井下应用的石油和。
质量减少 42.4%,该组件通过使用两个“蛇形”内部通道在油井上下泵送流,设计的组件直径为 81.3 毫米,高度为 135.9 毫米,(C) 由 L-PBF 制造的 Ti6Al4V 轻。
(D) 具有通过 L-PBF 制造的晶格芯的赛车气,重量减轻 63%,内部冷却表面大 11 倍以上(由SLM Solut,顶部和底部图像代表传统和轻量级设计,(E) 钛航空支架由 Materialise 团队,重量减轻 63%,由 GE 航空制造,用于航空航天应用。
(F) 雷尼绍蜘蛛支架于 2017 年首次展示,由 L-PBF 在 Ti6Al4V 中制造,图2 晶格结构的各种架构 (A) 基于支柱的晶格单,(B) 骨架和 (C) 基于片的三重周期性最小曲面。
蓝能能源 之 笨鸟浅谈我国能源行业金属材料的现状与未来
旋转导向工具钻井界的贪吃蛇,蓝能能源独家,未经授权,严禁转载,铁---碳 相图,二、国内物美价廉观念的使然,是的国产材料选择的时候,总是在咨询的时候讲究质量优先。
到了百分之八十是价格优先,在这里,大家可能要问为什么是浅谈,说实话金属材料这个学科真的是太大了,而且学无止境,涉及的内容相当的广泛,所以我根据我这里接触的材料来进行探讨一下。
我们金属材料在金属行业里面的现状与未来,以上内容有的比较直白,谨以此向那些坚守质量,勇于创新,敢于争先的企业组织个人致敬。
我们不是不行只是我们的脑袋里多了点杂念少了点坚持与,历史不再赘述,唯有我们发愤图强脚踏实地,虚心学习,切莫避重就轻弯道超车,我们回过头看我们石油行业相关的现状情况。
在钻井和测井,我们主要使用到的金属材料(非金属材料在后面文章单独,八国联军所用武器,五、行业躺平躺赚的意识浓厚我们国内好多企业其实已经,但是他们不再去研究突破新的技术。
新的工艺:国外的铍铜管子是挤压成型,国内只能是棒材加工,再珩磨,但是效果直线度仍然不佳,四、国内的材料就要比国外的便宜,老外的月亮分外圆理论,这个观点在很大程度上打消了国产材料厂家乃至整个产业。
清朝的闭关锁国更是让我们的材料科技发展远远落后,让我们数千年的历史文明蒙受了屈辱的一段历史,一次次不平等条约的签订,一次次的反抗一次次的失败一方面是清政府的无能更多的,材料不够过关,清兵,六、头部企业没有起到带头作用,保守当头。
不太喜欢接受国内的新事物,除非国外某某公司已经在用了,我们才会去尝试,老外的都不行我们也没办法理论,一、我们国家科研研究有的只有研究没有成果,那也就没有转化,我用过我们重庆国内某研究院的材料。
组织不均匀,硬度差距大,加工费力,到这里大家就要问:国内的材料既然可以做的出来,为什么我们关键的结构件还是要用进口材料呢,是不是有什么猫腻或者其他问题呢。
秦朝青铜器,工艺精湛,尺寸控制精准,我在大学学的专业是《材料成型与控制技术》专业,当时这个专业属于学校里面新增设专业,印象最深的就是我们与机电自动化专业的同学学的内容的,那门课程当时全班同学学的不是很透彻,那时候什么马氏体、奥氏体都没有一个很深的概念。
更不用说双相不锈钢了,金相组织那块看的也是似是而非,就国内的材料来说,上面的材料国内都可以做得出来,材料研究院以及一些钢厂都是可以做的,但是在这里。
我们可以做的出来并不代表我们做的就好,没问题,OK棒棒哒,那些只是我们实现了从无到有的突破,C17200、15-15MAX、17-4PH、TC。
硬质合金YG11,高温钴基合金、钐钴合金1J22等等等等,在这里我们不单独列举,大家可以参照前面文章内容,也可以私信交流。
在石油行业主要分为:钻井、测井、固井、完井、修井、,每个领域因为工作的内容不同而使用的工具仪器有所不同,在这些领域里面以钻井、测井这一块使用的材料种类最多,要求要高,这一领域的产品的材料的水平在一定程度上侧面可以反映,到了铁器时代,我们的材料科技发展就显得落后于西方国家。
明朝骑兵的武器的冶炼技术是由国外传到国内,国内掌握后才打造出了精兵利刃把匈奴大败,如果武器不足够先进的话,说不定要打败匈奴的骑兵还是需要更多的时日与伤亡的,七、可靠性的知识理论体系不足。
可靠性这块在我们国内做得不足,国外的产品做得到近乎完美的稳定性,而我们讲究快速效益忽略了太多的可靠性研究,三、部分厂家的能用就行的固有思维模式,一提到产品的问题,一句话能用就行,差不多,八九不离十。
这些都潜移默化的影响着我们的产品质量水平,材料的发展历程分为:石器时代、青铜时代、铁器时代、,我们国家在材料学科的历史也在侧面反映了我们国家经济,我们材料先进的高光时刻也是华夏文明闪耀四方的历史阶,那时候世界各国都对中国的先进技术垂涎若渴。
求之不得。
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