開發(fā)磁性浮子液位計(jì)制造工程零件的新方法
返回列表發(fā)布日期：2019-10-08 10:12:10 |
謝菲爾德大學(xué)材料科學(xué)與工程系的伊恩·托德（Iain Todd）教授與倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的合作者合作，采取了一種新的方法來開發(fā)利用增材制造技術(shù)制造的工程部件。
增材制造（AM）也稱為3D打印，通常用于制造工程部件。這些組件利用磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)代替固態(tài)材料，因此與固態(tài)組件相比要輕得多，并且可以以這樣的方式生產(chǎn)：它們也顯示出傳統(tǒng)固態(tài)無法展現(xiàn)的性能組合。這些結(jié)構(gòu)稱為建筑材料。
通常，這些磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一的布局，所有節(jié)點(diǎn)都符合規(guī)則的陣列，其中節(jié)點(diǎn)之間的所有支桿都遵循公共平面：而問題就在這里。
該研究于2019 年1月17 日在《自然》雜志上發(fā)表，描述了這些均勻的磁性浮子液位計(jì)如何重現(xiàn)金屬單晶的結(jié)構(gòu)：AM磁性浮子液位計(jì)節(jié)點(diǎn)類似于單晶中的原子，而支桿類似于原子鍵。在這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)中，所有原子平面或節(jié)點(diǎn)都完全對(duì)齊。
對(duì)于某些應(yīng)用，例如在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫端，單晶材料是合適的，因?yàn)樗鼈兛梢猿惺軜O端溫度下的變形；然而，它們具有與其機(jī)械性能有關(guān)的缺點(diǎn)。在具有均勻磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)的AM零件中也可以看到此缺點(diǎn)。
在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮后，一旦力變得足夠足以引起永久變形，磁性浮子液位計(jì)就會(huì)沿著一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)平面剪切。崩潰變成災(zāi)難性的，因?yàn)闆]有任何東西可以阻止這種剪切。
在具有許多磁性浮子液位計(jì)的多晶材料中，原子面是隨機(jī)排列的；它們的原子面是隨機(jī)排列的。因此，當(dāng)剪切力沿特定方向作用時(shí)，當(dāng)裂紋碰到原子排列成不同于裂紋開始的磁性浮子液位計(jì)的磁性浮子液位計(jì)時(shí)，裂紋將減速或停止。此外，可以以沉淀，相或夾雜物的形式引入各種材料，以使材料更堅(jiān)固。這些材料還有助于減緩裂紋擴(kuò)展。
這種基本的冶金學(xué)知識(shí)激發(fā)了倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和謝菲爾德大學(xué)的研究人員在AM磁性浮子液位計(jì)中模擬多晶微觀結(jié)構(gòu)，旨在創(chuàng)建堅(jiān)固，耐損傷的建筑材料。
通過對(duì)原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，改進(jìn)原子結(jié)構(gòu)并基于多晶材料形成介觀結(jié)構(gòu)，工程師們已經(jīng)對(duì)材料的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了革命性的改進(jìn)，這種材料被稱為“元磁性浮子液位計(jì)”。
對(duì)由這些準(zhǔn)磁性浮子液位計(jì)產(chǎn)生的成分進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究表明，它們具有很高的能量吸收能力，與模擬單晶結(jié)構(gòu)的材料相比，類多磁性浮子液位計(jì)材料在破裂之前能承受近七倍的能量。
盡管使用了基本的冶金學(xué)概念來促進(jìn)建筑材料的發(fā)展，但科學(xué)家們正在采用建筑材料的創(chuàng)建作為分析復(fù)雜冶金現(xiàn)象的替代方法。
增材制造（AM）也稱為3D打印，通常用于制造工程部件。這些組件利用磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)代替固態(tài)材料，因此與固態(tài)組件相比要輕得多，并且可以以這樣的方式生產(chǎn)：它們也顯示出傳統(tǒng)固態(tài)無法展現(xiàn)的性能組合。這些結(jié)構(gòu)稱為建筑材料。
通常，這些磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一的布局，所有節(jié)點(diǎn)都符合規(guī)則的陣列，其中節(jié)點(diǎn)之間的所有支桿都遵循公共平面：而問題就在這里。
該研究于2019 年1月17 日在《自然》雜志上發(fā)表，描述了這些均勻的磁性浮子液位計(jì)如何重現(xiàn)金屬單晶的結(jié)構(gòu)：AM磁性浮子液位計(jì)節(jié)點(diǎn)類似于單晶中的原子，而支桿類似于原子鍵。在這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)中，所有原子平面或節(jié)點(diǎn)都完全對(duì)齊。
對(duì)于某些應(yīng)用，例如在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫端，單晶材料是合適的，因?yàn)樗鼈兛梢猿惺軜O端溫度下的變形；然而，它們具有與其機(jī)械性能有關(guān)的缺點(diǎn)。在具有均勻磁性浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)的AM零件中也可以看到此缺點(diǎn)。
在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮后，一旦力變得足夠足以引起永久變形，磁性浮子液位計(jì)就會(huì)沿著一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)平面剪切。崩潰變成災(zāi)難性的，因?yàn)闆]有任何東西可以阻止這種剪切。
在具有許多磁性浮子液位計(jì)的多晶材料中，原子面是隨機(jī)排列的；它們的原子面是隨機(jī)排列的。因此，當(dāng)剪切力沿特定方向作用時(shí)，當(dāng)裂紋碰到原子排列成不同于裂紋開始的磁性浮子液位計(jì)的磁性浮子液位計(jì)時(shí)，裂紋將減速或停止。此外，可以以沉淀，相或夾雜物的形式引入各種材料，以使材料更堅(jiān)固。這些材料還有助于減緩裂紋擴(kuò)展。
這種基本的冶金學(xué)知識(shí)激發(fā)了倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和謝菲爾德大學(xué)的研究人員在AM磁性浮子液位計(jì)中模擬多晶微觀結(jié)構(gòu)，旨在創(chuàng)建堅(jiān)固，耐損傷的建筑材料。
通過對(duì)原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，改進(jìn)原子結(jié)構(gòu)并基于多晶材料形成介觀結(jié)構(gòu)，工程師們已經(jīng)對(duì)材料的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了革命性的改進(jìn)，這種材料被稱為“元磁性浮子液位計(jì)”。
對(duì)由這些準(zhǔn)磁性浮子液位計(jì)產(chǎn)生的成分進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究表明，它們具有很高的能量吸收能力，與模擬單晶結(jié)構(gòu)的材料相比，類多磁性浮子液位計(jì)材料在破裂之前能承受近七倍的能量。
盡管使用了基本的冶金學(xué)概念來促進(jìn)建筑材料的發(fā)展，但科學(xué)家們正在采用建筑材料的創(chuàng)建作為分析復(fù)雜冶金現(xiàn)象的替代方法。
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