锌合金熔融沉积三维打印工艺

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术--熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35 mm,扫描速度为8 mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形效率;熔融沉积三维打印成形锌合金实体的抗拉强度为198 MPa,屈服强度为140 MPa,伸长率为0.453%,拉伸性能与传统挤压铸造工艺相当,实体的显微组织呈现更细化的树枝状.     

碳纤维复合材料原位增材制造设备与工艺

为了实现碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料（T800 CF/PEEK UD）预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究. 制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数. 结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450 ℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.     

激光增材制造铁基合金组织性能控制研究进展

研究激光增材制造成型工艺、微观组织演变及力学性能之间的关系,可以为高性能铁基合金构件激光增材制造控形、控性提供理论指导。文章综述了不同激光能量密度输入及保护气体含量对铁基合金构件显微组织、致密度、孔隙率的影响,介绍了热处理、颗粒增强金属基复合材料及辅助工艺等改善激光增材制造铁基合金力学性能的常用方法,并展望了激光增材制造铁基合金构件的发展趋势和所面临的挑战。     

用于三维打印的蒙脱土改性尼龙丝材的性能

利用烷基铵盐对蒙脱土(MMT)有机化处理,以共聚尼龙6/66为基材,用熔融共混法制备蒙脱土改性共聚尼龙6/66的复合材料。运用X射线衍射测量蒙脱土的层间距,并对复合材料的力学性能、维卡软化点、熔体流动速率进行表征,观察复合材料冲击断面的扫描电子显微镜图,对所得结果进行分析讨论。将复合材料用3D耗材拉线机挤出成(1.75±0.25)mm的丝材,用熔融沉积制造打印机测试丝材的打印温度、流动性及打印层间黏合情况来判断丝材是否适用于打印。结果表明当OMMT质量分数为2%时,打印性能及综合热力学性能最佳。     

有限元法预测复合材料的有效弹性模量

建立了预测三维网络、颗粒增强复合材料的弹性模量的有限元模型,分析了SiC三维网络、颗粒增强金属基复合材料的弹性模量与增强体含量的关系.结果表明,复合材料的弹性模量与增强体的体积分数成非线性关系.在增强体体积分数相同的情况下,三维网络增强复合材料具有更大的杨氏模量、体积模量和剪切模量,在大体积分数条件下,2种复合材料的弹性模量的差别更为明显.     

渣浆泵过流件用增强表面复合材料的基材选择

分别用低铬铸铁、铸造碳钢、灰口铸铁作为基材，采用负压铸渗工艺制造了WC陶瓷颗粒增强表面复合材料渣浆泵泵壳，研究分析其宏观结构和显微组织，优化选择适用于渣浆泵过流件的WC颗粒增强表面复合材料的基材。结果表明：灰口铸铁作为表面复合材料的基材比低铬铸铁和铸造碳钢更适合制造具有复杂、异形曲面的渣浆泵过流件，过流件复合层厚度3～5mm。复合层与基材层、增强颗粒与基体均形成冶金结合。     

金属熔融涂覆成形薄壁件表面形貌与工艺

针对现有金属增材制造设备昂贵、成形效率低等问题,提出金属熔融涂覆增材制造（MFCAM）.以锡铅合金为原料,开展基础工艺实验,研究流量、成形速度和层厚对多层单道成形件表面形貌特征的影响规律.通过统计分析影响因素,提高成形件表面质量,采用显微图像观察,结合波纹度对多层单道试件层间结合状态进行评估.研究结果表明,金属熔融涂覆增材制造成形效率为50 mm³/s,成形件表面波纹度的轮廓算术平均偏差为0.944 8,证明了MFCAM新工艺的可行性及高效性.     

单向不连续CF／PEEK复合材料细观力学行为分析

采用有限元模拟技术，研究了单向不连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的细观弹塑性力学行为，分析了纤维端部的不连续性对复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体相互作用以及应力场变化的影响。在有限元计算中，引入了一个单胞模型和相关的边界条件。此外，利用体积平均法预测了在外载荷作用下单向不连续碳纤维增强复合材料的弹塑性应力-应变关系。     

混杂增强AZ91复合材料的制备及其显微组织和性能

采用挤压铸造方法制备了以AZ91镁合金为基体、Al2O3短纤维(Al2O3f)和石墨颗粒(Grp)混杂为增强体的复合材料。观察了不同复合材料的显微组织,测试了其力学性能,并对其摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:用此法制备的镁基复合材料增强相分布均匀,与基体结合紧密。硬度随Grp体积分数的增加而降低,Al2O3f的加入能提高复合材料的硬度。抗拉强度和伸长率都随Grp体积分数的增加而减小。Grp体积分数增加,磨损质量损失和摩擦系数都降低。随着摩擦过程的进行,在试样表面逐渐形成一层黑色连续的润滑膜。     

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能分析

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合,通过金属模压成型工艺,制备出单向玻璃纤维／环氧树脂复合材料。通过三点弯曲实验论证单向纤维对树脂基体的增强作用,从而研究不同纤维含量下复合材料的弹性模量、纵向拉伸强度、纵向压缩强度的变化趋势。结果表明：随着纤维含量的增加,复合材料的力学性能均增强,当纤维体积含量为50％时,其各项性能均较好,弹性模量为40GPa,纵向拉伸强度为1200MPa,纵向压缩模量为700MPa。此外,对复合材料的其他常用力学性能参数进行检测。     

两步电镀铜对Cf/Cu复合材料的复合效果的影响

通过对碳纤维表面进行空气热氧化短处理,然后采用两步镀铜法对纤维表面进行电镀铜,有效的避免了普通镀铜方法中常见的“黑心”现象,使得纤维束内部单丝获得了均匀连续的镀铜层,而且纤维与镀铜层之间结合牢固．经两步镀铜处理后的碳纤维复合丝与铜基体复合后,碳纤维/铜复合材料中常见的严重纤维偏聚现象得到很大改善,获得了Cf／Cu界面结合良好,纤维分布均匀的铜基复合材料．     

表面涂层对碳纤维的强度和断裂特征的影响

利用化学气相沉积法在碳纤维表面获得了ＳｉＣ，Ｃ＋ＳｉＣ，Ｓｉ，Ｃ－Ｓｉ梯度等多种涂层，研究了各种涂层对碳纤维强度的影响，分析了涂层碳纤维的断裂过程与断口形貌，实验结果显示：Ｃ－Ｓｉ梯度涂层碳纤维具有较高的抗拉强度，这是任何单一涂层所无法比抉的。另外，单Ｓｉ涂层碳纤维的断口为拨出型，其它几种涂层碳纤维的断口为平切型。     

等离子熔积复杂金属零件的数字化制造方法

针对等离子熔积金属零件工艺特点,提出适应复杂形状金属零件的综合切片技术,包括适应单向生长、多向生长和渐变生长结构的等离子熔积制造需求的切片方法;引入具有全局优化特性的基于Voronoi图方法的轨迹规划技术,同时考虑自行研制的多轴数字化等离子熔积制造平台性能,提出了熔积电流和进给量等制造参数实时控制方法,通过帽形件和中空螺线管制造实验验证了该方法的有效性. 本方法解决了等离子熔积复杂金属零件的支撑工艺问题,并通过再切片方法消除了熔积制造中的阶梯效应,提高了制造精度. 为等离子熔积制造复杂形状金属零件提供了较为完整的数字化理论与技术支持.     

小直径金属线材单晶化技术原理及工艺

在系统研究单晶连铸的基础上，提出小直径线材单晶化技术，该技术结合区域熔化技术和连续铸造技术，实现了“三个连续”，即送料连续、加热熔化连续、引锭连续．他能克服单晶连铸对所制备的单晶线材长度和直径的限制．理论和工艺实验结果表明，小直径线材单晶化技术满足制备单晶线材对固液界面的要求，可将直径较粗的多晶金属线材直接拉制成长度不受限制、直径较细的单晶金属线材，功率和连铸速度适当配合时，可在较大范围内获得表面光滑的单晶铜线材。     

Effect of nano-silica modification on the tensile property of SMA/GF/CF/epoxy super hybrid woven fabric composites

Tensile properties of epoxy casts together with shape memory alloy (SMA), glass (GF) and carbon (CF) woven fabric reinforced epoxy matrix super hybrid composites were investigated, respectively. In order to enhance the mechanical strength of this advanced material, two categories of modifications including matrix blending and fiber surface coating by nano-silica were studied. Scanning electron microscopy (SEM) and fiber pull-out tests were adopted to complement the experimental results, respectively. Experimental results reveal that the toughness of epoxy matrix is enhanced significantly by adding 2wt% nano-silica. The failure mechanism of SMA reinforced hybrid composites is different from that of GF/CF/epoxy composites. Compared with the matrix modification, the fibers modified by coating nano-silica on the surface have better tensile performances. Moreover, the fiber pull-out test results also indicate that composites with fiber surface modification have better interfacial performances. The modification method used in this paper can help to enhance the tensile performance of the mentioned composite materials in real engineering fields.     

碱处理对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

以丙纶长纤为经纱,剑麻连续长纤为纬纱,织成剑麻/PP平纹机织物。采用不同浓度的氢氧化钠对织物进行碱处理,将处理后的织物与聚丙烯薄板模压成型,制备出剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料。采用SEM对碱处理前后的剑麻纤维形貌进行分析,讨论不同碱处理浓度对复合材料力学性能的影响。结果表明：碱处理对剑麻连续长纤的表面具有刻蚀作用,以及对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料的动态热机械性能、拉伸性能、弯曲性能均有一定的影响。     

焊道形貌特征的BP神经网络建模与预测

良好的焊道是成功进行电弧增材制造的保障,其受到焊接电流、电压、扫描速度、送丝速度等多种参数影响. 提出了以焊道高度、宽度为形貌特征的4输入2输出BP神经网络模型,并利用PSO进行了神经网络权值的优化求解. 实验结果表明,设计的BP神经网络实现了对焊道形貌的预测,为后续电弧增材制造的实时预测与控制提供了模型基础.