低熔点合金3D打印机喷头系统设计

针对FDM型金属3D打印机存在的打印能力有限、喷头结构笨重、成型材料冷却速度较慢等问题,基于低熔点合金的物理特性,设计了一种3D打印机喷头系统,包括材料制备装置、喷头、送料装置、回收装置、抽取装置、气体净化装置和控制装置。材料制备装置与喷头分离,作为独立单元设计;送料装置能够有效地清理喷头及其导料管中的打印余料;喷头上的风冷装置可以加快成型材料表面气体的流动并抽取有害气体;气体净化装置用于处理铅或者镉的氧化物烟尘。此系统支持长时间连续打印,适用于安装在各类FDM型金属3D打印机的三维运动机构上。     

3D打印氧化锆复合浆体的MRT LBM流动分析

陶瓷3D打印的成功应用有助于改善陶瓷材料成形难的问题.针对挤出式的浆料直写工艺,提出一种单螺杆挤出结构代替原有的挤出结构,为了分析陶瓷浆体在挤出结构中的流动情况,将多松弛参数的格子玻尔兹曼方法(MRT LBM)引入作为流体动力学方法,首先利用流变测试仪对氧化锆复合陶瓷浆体的流变方程进行了测试拟合,将其代人MRT LBM中,获取浆体在流道中的流线图,以及速度分布图,并与单松弛参数的格子玻尔兹曼方法(SlRT LBM)进行了对比,在碰撞步中应用多个松弛时间可进一步改善精度和稳定性,对比结果验证了MRT LBM可有效应用于复杂流体的流动分析中.     

单螺杆FDM线材挤出机机筒结构分析与优化设计

对机筒的加热器位置、机筒长度和机筒内径等影响单螺杆FDM线材挤出机挤出成型的机筒结构因素进行了分析,以压力梯度、出口平均温度和流场平均温度为试验指标,基于ANSYS Workbench软件进行正交试验和极差分析,得到最优因素组合。并在试压工况、正常工况、极限工况和极限冷态工况等4种工况下,对采用最优因素组合设计的机筒进行了热力耦合试验验证。试验结果表明:当机筒的加热器位置43 mm、机筒长度270 mm、机筒内径15 mm时,单螺杆FDM线材挤出机出丝顺利,效率较高且安全可靠。     

用热电偶测自热炸药柱内温度曲线

本文介绍了用热电偶测自热炸药柱内温度-时间曲线的方法,解决了热电偶在炸药柱内的安装问题。文中详细的论述了传感器的安装、接线方法,测试系统的硬件组成,软件设计等。     

激光熔化沉积制备TiB+TiC/Ti6Al4V复合材料微观组织研究

激光熔化沉积制备的钛合金微观组织中常出现异常粗大的柱状晶粒,限制了其在复杂承力结构件方面的应用。为降低原始晶粒的尺寸,提高合金强度,本文基于原位自生反应原理,在Ti6Al4V粉末中添加少量的颗粒增强体B₄C得到混合粉末,并通过激光熔化沉积工艺制备出熔覆层以及多层钛基复合材料(TMC)。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和显微硬度仪等测试手段研究了B₄C的添加对Ti6Al4V合金微观组织的影响规律,并对其作用机制进行了分析。研究表明:B₄C的添加降低了原始β晶粒的尺寸,并强化了合金基体。当添加1wt.% B₄C颗粒时,晶粒的外延生长得到有效抑制,原始β晶粒开始出现柱状晶向等轴晶转变(CET)的趋势,柱状晶粒尺寸由原始的平均600 μm减小到50 μm。同时,B₄C与钛基体发生原位反应形成的混杂增强相TiB和TiC富集在晶界,构成三维网状结构,不仅限制了晶内α相的生长,同时也起到了第二相强化的作用,使基体的硬度较基材提高了15 %以上。     

3D打印制备多孔结构的研究与应用现状

多孔结构材料具有优异的物理、力学性能,应用领域广泛。目前,已开发出的多孔结构的制备方法种类繁多,然而仅少数可实现批量生产,大多数方法工艺较为复杂,并且在制备过程中难以对多孔结构进行有效控制,以致所得多孔结构仍存在某些性能方面的不足。3D打印技术的发展与应用为多孔结构的制备带来了新的途径,所制备的多孔结构可同时具备宏观孔隙和微观孔隙,其骨架及宏观孔隙可以根据需要进行设计。可用于制备多孔结构的3D打印方法主要有利用激光能量的选择性激光烧结法(SLS)、选择性激光熔化法(SLM)和激光近净成形法(LENS)等方法,利用电子束能量的电子束熔化(EBM)法,喷射粘结剂的三维印刷(3DP)法,材料挤出类中的熔融沉积成形(FDM)法和三维浆丝沉积(3DF)法,以及间接3D打印法。近年来,国内外学者对采用这些方法制备多孔结构开展了一定的研究,以期找到适合具体情况的3D打印方法及相应合理的工艺规范,从而提高制件的性能。采用SLS、SLM和LENS法,通过控制激光扫描轨迹和粉末烧结程度可以获得材料的宏观和微观孔隙。SLS法可制备的多孔结构材料种类较广,SLM和LENS法主要用于制备金属多孔结构。EBM法与SLM法类似,但EBM法需要在真空环境下成形,可用于制备Ti等活泼金属材料。适用于3DP法的粉末材料种类更广,可选用不同的粘结剂和相应的后处理方法,其工艺灵活性大。FDM法一般用于低熔点热塑性材料,通过熔融挤出而堆积成宏观多孔结构。3DF法以粉末浆料的形式挤出成形,适用的材料种类比FDM法广,得到的结构具有宏观和微观孔隙。FDM和3DF法的打印精度和孔隙尺寸受喷嘴打印能力的限制。间接法先利用某种便捷的3D打印方法制备出多孔结构原模,再将该原模经粉末冶金、浇注等方法制得所需的多孔结构材料,这样可以避免3D打印直接制备某些材料的多孔结构在结构特征方面受到的限制。上述这些方法中,由于激光和电子束的能量集中,故SLM和EBM法制备的多孔结构相对于其他方法更精细。3D打印制备多孔结构时孔隙的形成机理可以总结为:制件内打印轨迹未到达的区域形成的宏观设计孔隙、制件骨架内的粘结剂被加热分解或被溶解而去除后形成的孔隙、气体溶解在烧结过程中的熔融金属内形成的孔隙、激光扫描熔迹之间形成的孔隙、粉末颗粒间堆积空隙形成的孔隙。本文对3D打印制备多孔结构的研究与应用现状进行了综述,概述了制备多孔结构的几种主要的3D打印方法,总结了其孔隙的形成机理,介绍了3D打印多孔结构的应用现状,指出了未来需要开展的研究。     

PLA/nano-SiO_2/HA三元复合生物材料的力学及体外降解性能研究

采用3D打印技术制作聚乳酸/纳米二氧化硅/羟基磷灰石(PLA/nano-SiO_2/HA)三元复合生物材料,研究了复合材料的力学性能及其在磷酸盐缓冲溶液中的体外降解性能。结果表明:当nano-SiO_2含量为PLA/HA复合材料质量的2%时,三元复合生物材料的综合力学性能最好,其拉伸和弯曲强度分别是85.62 MPa、126.66 MPa。随着体外降解时间的延长,三元复合生物材料的拉伸及弯曲强度将下降,但即使如此,经历12周的体外降解试验后,所有强度保持率均在80%左右,且在降解试验过程中,降解液的pH值基本维持在7.35左右,说明PLA/nano-SiO_2/HA三元复合生物材料在缓冲溶液中具有足够高的强度,且对环境影响较小,有望应用于一些组织工程中。     

棉针织物短流程前处理助剂配制及工艺探讨

针对棉针织物前处理能耗大、污染严重等问题,开发了一种新型精练剂DT-109和配套煮漂一浴助剂DT-9。通过单因素试验和正交试验确定精练剂DT-109和助剂DT-9的配制处方,并应用于棉针织物短流程前处理工艺。结果表明,优化工艺条件为:棉针织物浸渍漂剂A 30.0 g/L,精练剂DT-109 15.0 g/L,配套助剂DT-9 40.0 g/L处理液,85℃,75 min;短流程前处理后织物的各项性能指标及染色性能方面均与传统前处理工艺相当;短流程前处理工艺缩短时间、简化工艺流程,提高生产效率。     

先沉后挖法沉井施工

上海市普陀区真如西村污水泵站工程位于真如西村曹安路一号桥附近,东侧离桃浦河2.2米,另三边为二幢六层住宅楼和原泵站所包围,离建筑物9米。沉井直径9.5米,深9.2米,沉井壁厚60厘米,钢筋混凝土圆形筒体(平面布置见图1)。