【摘 要】
:
NiTi形状记忆合金由于其独特的形状记忆效应和超弹性,良好的生物相容性、耐腐蚀性和阻尼性能,在航空航天、生物医疗、汽车及机械制造等领域具有巨大的应用潜力。但是,传统方法制备NiTi合金零部件的形状结构较为简单,这极大地限制了NiTi合金的应用推广。而激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)作为一种典型的增材制造技术,可实现复杂结构的高效、高精度的一体化近净成形,为
论文部分内容阅读
NiTi形状记忆合金由于其独特的形状记忆效应和超弹性,良好的生物相容性、耐腐蚀性和阻尼性能,在航空航天、生物医疗、汽车及机械制造等领域具有巨大的应用潜力。但是,传统方法制备NiTi合金零部件的形状结构较为简单,这极大地限制了NiTi合金的应用推广。而激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)作为一种典型的增材制造技术,可实现复杂结构的高效、高精度的一体化近净成形,为复杂结构NiTi合金的制备提供了一条有效途径,成为近年来材料领域的研究热点之一。目前,国内外对于SLM成形NiTi形状记忆合金的研究还集中在制备工艺探索阶段,扫描间距、热处理工艺的影响等方面仍缺乏系统的研究。因此,本文研究了激光功率和扫描速度对NiTi合金单熔道宽度、连续性和稳定性的影响。同时,深入探索了不同扫描间距下NiTi合金块体成形质量、致密度、相组成、相变行为、力学性能以及超弹性能的演化规律。另外,系统探究了退火处理、固溶处理和时效处理三种热处理机制对SLM成形NiTi合金块体显微结构、相组成、相变行为、力学性能和超弹性的影响机理。研究结果表明:激光功率和扫描速度会直接影响SLM成形NiTi合金单熔道的成形质量。其中,激光功率的增大或扫描速度的减小均会使单熔道的宽度增大,连续性增强。单熔道的成形质量还与激光的线能量密度有关,线能量密度较低(0 J/m~100 J/m)时,成形的单熔道呈间断状或液滴状,甚至无法成形;线能量密度较高(250 J/m~500 J/m)时,单熔道连续且稳定,但宽化现象严重,甚至出现匙孔等缺陷。适中的线能量密度(100 J/m~250 J/m)可成形宽度适中,连续性和稳定性均较好的单熔道。较优的单熔道成形工艺为:激光功率P=150 W,扫描速度v=1100 mm/s。随扫描间距的增大,SLM成形NiTi合金块体的粗糙度逐渐增大,致密度逐渐减小,缺陷类型也由小的匙孔缺陷逐渐变为大的气孔缺陷。不同扫描间距下,试样均主要由NiTi(B2)相和少量NiTi(B19’)相组成,随着扫描间距减小,NiTi(B2)相含量有所减少。扫描间距会影响晶粒的形状及尺寸,当扫描间距较大时,SLM成形NiTi合金块体的X-Y面由矩形晶粒组成,且晶粒尺寸较小,X-Z面由较为粗大的柱状晶组成。当扫描间距较小时,X-Y面晶粒尺寸较大且晶粒呈不规则形状,X-Z面柱状晶呈密集且竖直平行排列。随扫描间距的减小,相变温度逐渐上升,相变焓先增大后减小。当扫描间距h=90μm时,相变焓达到最大,此时,奥氏体相变和马氏体相变的相变焓分别为23.4 J/g和26.4 J/g。随扫描间距的减小,NiTi合金块体的抗压性能逐渐下降,抗拉性能和超弹性逐渐增强。其中,扫描间距h=77μm时,压缩强度和拉伸强度分别为3351 MPa和839 MPa;第1次压缩循环后应变回复率高达97%,第20次压缩循环后,可回复应变仍保持5.75%。对SLM成形NiTi合金进行热处理,发现试样仍主要由NiTi(B2)相和NiTi(B19’)相组成,但退火处理后,试样中的NiTi(B19’)相含量显著增加,而固溶和时效处理对相含量的影响不大。固溶处理溶解了晶界处的细小晶粒,使晶粒尺寸增大,而退火处理后,晶粒尺寸和形状均无明显变化。退火处理对NiTi合金相变焓影响较小,但会提高其相变温度,Ms、Mf、As和Af点分别提高了5.3℃、20.1℃、20.9℃和25.4℃,而固溶处理和时效处理均使等原子比的NiTi合金相变焓有所下降,但相变温度变化不大。固溶处理会降低SLM成形NiTi合金的抗压和抗拉强度,但提高其延伸率。固溶时效处理会同步提高NiTi合金的抗压、抗拉强度以及延伸率。其中,经固溶时效处理(550℃-8h)的试样,抗拉强度和延伸率分别提高了5.5%和36%。热处理可以提高NiTi试样的超弹性,20次压缩循环后,退火处理、固溶处理和固溶时效处理(550℃-3h)试样可回复应变分别提升81%、31%和39%。
其他文献
作为世界储量第二的天然有机化合物的木质素,含量仅次与纤维素,是含有丰富复杂的芳香类的化合物,木质素在生物质的领域中具有非常大的应用潜力,有望替代化石能源以及生产芳香类化合物原料。木质素是通过自由基偶联反应由三种单体单元通过C-C和C-O键连接而聚合而成的。木质素中的C-O醚键占67-75%,其中4-O-5占木质素醚部分的4-9%,β-O-4和α-O-4分别约为45-62%和3-12%。由于木质素的
热泵、空调系统消耗了30%左右的社会总能源,如何提高空调系统能效、降低能耗是研究重点。分液冷凝技术是一种新型强化换热技术,可以在提高冷凝器换热系数的同时降低制冷剂压降,且能提高系统能效比。目前对于分液冷凝空调系统的研究,主要通过实验测试进行。本文建立分液冷凝空调系统模型,研究了分液冷凝器结构和工况变化对空调系统性能的影响。首先采用分布参数法建立了分液冷凝器、蒸发器和毛细管的稳态系统仿真模型,并建立
铜由于具有良好的机械、导电、导热性能而在交通、机械及电子工业等领域应用广泛,但是技术的进步对材料的综合性能要求越来越高,以便能够适应苛刻的服役环境。对于铜而言,其较差的耐磨损性能是限制其广泛应用的一个重要原因。近年来,人们已经发现纳米晶铜的耐磨损性能相比粗晶铜而言有大幅提升,并对纳米晶铜的磨损特性和机理进行了研究。但是纳米晶铜作为一种新颖的材料,到目前为止,人们对其摩擦学的研究认识还不够充分,所以
微流控技术(Microfluidics)是在微尺度上对流体进行操控以实现检测分析等功能的技术,又称为微流控芯片,是当前前沿交叉学科之一。微流控芯片具有集成度高、节省试剂、可控性高、使用成本低等优点,在体外诊断、化学发光和临床研究中显示出了巨大的潜力。惯性微流控颗粒聚焦分选由于具有结构简单、易于操作、生物适用性好等诸多优点,在细胞计数、筛选等方面有巨大的应用潜力。而目前关于微流控惯性颗粒聚焦的研究还
目的:多糖具有广泛的生理活性,寻找新的活性多糖对于医药领域具有重大意义。本文以菊糖为唯一碳源,液体发酵解淀粉芽孢杆菌并控制发酵条件,得到了三种新的多糖,对其中的一种多糖进行了结构解析和初步活性研究。方法:以菊糖作为唯一碳源发酵解淀粉芽孢杆菌,从发酵液中提取、分离纯化多糖,并进行结构表征研究,测定其生物活性。发酵条件:在28℃,用含有菊糖培养基振荡培养解淀粉芽孢杆菌72 h。分离纯化:发酵液-离心-
目的:研究非肌层浸润型膀胱癌与合并2型糖尿病患者的相关临床特点及其预后,进一步分析服用二甲双胍是否对合并2型糖尿病的非肌层浸润性膀胱癌患者手术后复发进展有影响。方法:回顾性分析207名患者的临床资料,所有患者为2015年1月至2018年12月在皖南医学院附属弋矶山医院诊断为非肌层浸润型膀胱癌,其中分为66例合并T2DM的非肌层浸润性患者与同期141例不合并T2DM的非肌层浸润性膀胱癌的患者(非糖尿
目的:本研究拟初步探讨围生期各因素对早产儿早期淋巴细胞各亚群的影响,为进一步了解早产儿免疫特点及临床防治免疫相关的疾病提供理论依据。方法:选取2019年10月~2021年3月我院新生儿重症监护室(neonatal intensive care unit,NICU)收治的161例无任何先天性免疫缺陷和先天性遗传代谢疾病、孕母无相关严重免疫疾病且围生期资料齐全的早产儿为研究对象,所有研究对象为生后24
目的:选取皖南地区蝮蛇蛇毒冻干粉,从中分离得到抑瘤组分-Ⅰ(Agkistrodon Halys venom antitumor component-I,AHVAC-Ⅰ),分离纯化人原代胃癌相关成纤维细胞(Gastric cancer associated fibroblasts,GCAFs),探索AHVAC-Ⅰ通过作用人原代胃癌相关成纤维细胞进而抑制胃癌细胞的迁移能力及其分子机制。方法:收集胃癌组
目的:探讨串联病变早期血管内治疗的有效性和安全性方法:回顾性纳入2015年9月至2019年12月于皖南医学院弋矶山医院卒中中心行早期血管内治疗的前循环急性大血管闭塞性卒中患者。根据闭塞血管近端是否合并血管的重度狭窄(≥70%)或闭塞分为串联病变组和单一血管病变组,使用倾向得分匹配平衡两组患者的基线资料。主要有效性指标为术后即刻血管再通率和90天良好预后率[90d改良Rankin量表评分≤2分],主
目的:研究不同程度的胸1倾斜角(T1-slope,T1S)对颈椎前路减压融合内固定术(anterior cervical discectomy and fusion,ACDF)手术效果的影响及手术术后颈椎矢状面平衡参数的影响。方法:回顾性分析2015年7月至2019年12月期间收治住院并行颈椎前路椎间盘切除钢板固定椎间融合术(ACDF)的患者57人,其中男性32人、女性25人,随访时间9-20个月