Το λειτουργικό υλικό διαβάθμισης ειδήσεων δικτύου σκονών της Κίνας είναι ένας νέος τύπος σύνθετου υλικού που αποτελείται από δύο ή περισσότερα υλικά και η σύνθεσή του είναι συνεχώς κλίση. Έχει λάβει εκτεταμένη προσοχή στον σημερινό ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα της μηχανικής. Ωστόσο, η παραδοσιακή τεχνολογία προετοιμασίας λειτουργικών υλικών κλίσης δεν μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της αεροπορίας, της ιατρικής, της στρατιωτικής και άλλων βιομηχανικών τομέων. Ως αναδυόμενη τεχνολογία, η πρόσθετη κατασκευή παρέχει μια νέα ιδέα για την επίλυση του προβλήματος προετοιμασίας των λειτουργικών υλικών κλίσης.
1 Λειτουργικά ταξινομημένα υλικά
Το λειτουργικά διαβαθμισμένο υλικό (FGM) είναι ένα προηγμένο μηχανολογικό υλικό με χωροταξική σύνθεση, πορώδες ή μικροδομή που διατηρεί τις ιδιότητες του υλικού και αποφεύγει την αποτυχία μέρους σε σκληρά περιβάλλοντα λειτουργίας.
Η έννοια των λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών προτάθηκε για πρώτη φορά το 1984 από τους Ιάπωνες μελετητές Masako Niano και Toshio Hirai. Η ιδέα σχεδιασμού είναι να χρησιμοποιηθούν κεραμικά / μεταλλικά λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά με συνεχώς μεταβαλλόμενα συστατικά κατά μήκος της κατεύθυνσης πάχους για την επίλυση του προβλήματος της θερμικής καταπόνησης στη διεπαφή μέσα στο υλικό. Σε σύγκριση με τα συμβατικά σύνθετα υλικά, τα λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά συνειδητοποιούν τη συνεχή αλλαγή των εξαρτημάτων στο στρώμα διαβάθμισης, μειώνουν τη διαφορά στις ιδιότητες του υλικού, όπως ο συντελεστής θερμικής διαστολής και ο ελαστικός συντελεστής μεταξύ των στρώσεων, και μειώνουν την πίεση διεπαφής, η οποία όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση και την αξιοπιστία του υλικού, αλλά βελτιώνει επίσης την αξιοπιστία του υλικού. Οι σύνθετες ιδιότητες του υλικού είναι εγγυημένες.
Σήμερα, τα λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά έχουν επεκταθεί από τα αρχικά υψηλής θερμοκρασίας θερμομονωτικά υλικά στη βιοϊατρική μηχανική, την πυρηνική βιομηχανία, την αεροδιαστημική, την οπτοηλεκτρονική ημιαγωγών, τις αμυντικές και στρατιωτικές βιομηχανίες κ.λπ., και εκτιμώνται όλο και περισσότερο από ειδικούς και επιστήμονες από όλο τον κόσμο.
Με την ευρεία εφαρμογή λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών, οι παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής με μεγάλους κύκλους προετοιμασίας και πολύπλοκες διαδικασίες είναι όλο και πιο δύσκολο να ανταποκριθούν στην ταχεία προετοιμασία προσαρμόσιμων και σύνθετων λειτουργικά ταξινομημένων υλικών. Απαιτείται μια πιο ευέλικτη και αποτελεσματική τεχνολογία κατασκευής για την προώθηση λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών. ανάπτυξη του. Η τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ (LAM) είναι μια νέα προηγμένη τεχνολογία κατασκευής που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1990 και ενσωματώνει υπολογιστές, αριθμητικό έλεγχο, υλικά και λέιζερ.
2 Η αρχή της κατασκευής πρόσθετων λέιζερ
Η τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ βασίζεται στην ιδέα του λογισμού, χρησιμοποιώντας το λέιζερ ως πηγή ενέργειας για να εκτελέσει επένδυση λέιζερ στρώμα προς στρώμα σε προκαθορισμένη ή συγχρονισμένη σκόνη μετάλλου και να προετοιμάσει ένα στερεό στρώμα με στρώμα προσθέτοντας υλικά. Στοιχεία.
Σχεδιάγραμμα κατασκευής πρόσθετων λέιζερ
Η παραπάνω εικόνα δείχνει το σχηματικό διάγραμμα της κατασκευής πρόσθετων λέιζερ. Πρώτον, πραγματοποιήστε τρισδιάστατη μοντελοποίηση CAD των εξαρτημάτων που πρόκειται να παρασκευαστούν από υπολογιστή και κόψτε το μοντέλο CAD σε λεπτές φέτες ανάλογα με ένα συγκεκριμένο πάχος, έτσι ώστε τα μέρη να διαχωρίζονται σε μια σειρά δισδιάστατων δομών επιπέδου από σύνθετες τρισδιάστατες τρισδιάστατες δομές και, στη συνέχεια, να σαρώνουν την τροχιά κάθε δισδιάστατου περιγράμματος. Σχεδιασμός και διαβίβαση των επεξεργασμένων δεδομένων στο σύστημα αριθμητικού ελέγχου για τη διαμόρφωση του κωδικού αριθμητικού ελέγχου. Τέλος, υπό τον έλεγχο του προγράμματος του υπολογιστή, το υλικό σκόνης συσσωρεύεται γραμμή προς γραμμή και στρώμα προς στρώμα σύμφωνα με τη καθορισμένη διαδρομή με τη μέθοδο επένδυσης λέιζερ και τελικά σχηματίζεται μια τρισδιάστατη οντότητα. Μέρη ή κενά που απαιτούν μόνο μια μικρή ποσότητα κατεργασίας.
3 Ταξινόμηση της πρόσθετης κατασκευής λέιζερ
Επειδή αναπτύσσεται σχετικά ανεξάρτητα σε διαφορετικά ερευνητικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο, η τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ έχει πολλά ονόματα, αλλά οι αρχές είναι βασικά παρόμοιες. Οι πιο αντιπροσωπευτικές τεχνολογίες κατασκευής πρόσθετων λέιζερ είναι η εναπόθεση τήξης λέιζερ (LMD) που διαθέτει σύγχρονη τροφοδοσία σκόνης και επιλεκτική τήξη λέιζερ (SLM) με κλινοσκεπάσματα σε σκόνη.
Η τεχνολογία εναπόθεσης τήξης λέιζερ χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ υψηλής ενέργειας για να ακτινοβολήσει την επιφάνεια του υποστρώματος για να σχηματίσει μια λιωμένη πισίνα και ο τροφοδότης σκόνης στέλνει τη μεταλλική σκόνη στη λιωμένη πισίνα για να λιώσει γρήγορα, σχηματίζοντας έτσι ένα μεταλλουργικό στρώμα συγκόλλησης με το μεταλλικό υπόστρωμα και καλύπτοντας την επιφάνεια του υποστρώματος για να σχηματίσει μια νέα μεταλλική σκόνη. μεταλλικό στρώμα.
Η διαφορά μεταξύ της επιλεκτικής τεχνολογίας τήξης λέιζερ και της τεχνολογίας εναπόθεσης τήξης λέιζερ είναι η διαφορά στη μορφή προσθήκης σκόνης. Πριν από τις σαρώσεις ακτίνων λέιζερ, η επιλεκτική τεχνολογία τήξης λέιζερ χρησιμοποιεί πρώτα έναν κύλινδρο διάδοσης σκόνης για να προ-απλώσει ένα στρώμα μεταλλικής σκόνης στο υπόστρωμα και στη συνέχεια χρησιμοποιεί τη δέσμη λέιζερ για να προ-pow Η καθορισμένη τροχιά σάρωσης χρησιμοποιείται για την επιλεκτική τήξη της σκόνης. Μετά την ολοκλήρωση κάθε στρώματος τήξης, ο κύλινδρος σχηματισμού κατεβαίνει σε προκαθορισμένο ύψος, ενώ ο κύλινδρος διασποράς σκόνης αυξάνεται σε προκαθορισμένο ύψος και ο κύλινδρος εξάπλωσης σκόνης απλώνει ομοιόμορφα ένα στρώμα σκόνης. Τελικά απαιτούμενα εξαρτήματα.
4 Πρόοδος έρευνας στην πρόσθετη κατασκευή λέιζερ των λειτουργικών υλικών κλίσης
Μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης της τεχνολογίας κατασκευής πρόσθετων λέιζερ είναι η προετοιμασία λειτουργικών υλικών υψηλής απόδοσης, η οποία έχει προσελκύσει την εκτεταμένη προσοχή από τους μελετητές στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Έρευνα για το συνδυασμό μεταλλικών υλικών/κεραμικών υλικών.
4.1 Πρόσθετη κατασκευή λέιζερ των λειτουργικών υλικών διαβάθμισης μετάλλων/μετάλλων
Τα μεταλλικά υλικά έχουν εξαιρετικές περιεκτικές φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες απαράμιλλες από άλλα υλικά μηχανικής. Η περαιτέρω βελτίωση των ιδιοτήτων των μεταλλικών υλικών με την προσαρμογή της μικροδομής έχει γίνει η κύρια κατεύθυνση της έρευνας υλικών τα τελευταία χρόνια. Η εισαγωγή δομών διαβάθμισης σε μεταλλικά υλικά σπάει τις αρχικά συζευγμένη ιδιότητες του υλικού, επιτρέποντας τη βελτίωση μίας ή περισσότερων ιδιοτήτων μεμονωμένα. Η συνολική απόδοση και η απόδοση υπηρεσιών του υλικού μπορούν να βελτιστοποιηθούν και να βελτιωθούν σε μεγάλο βαθμό. Οι ερευνητές στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν χρησιμοποιήσει προηγμένη τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων λέιζερ για την προετοιμασία διαφορετικών ειδών λειτουργικών υλικών διαβάθμισης μετάλλου/μετάλλου και έχουν κάνει σε βάθος μελέτες σχετικά με τη μικροδομή και τις ιδιότητές τους.
4.2 Πρόσθετη κατασκευή λέιζερ των λειτουργικών υλικών κλίσης μετάλλων/κεραμικών
Από τη δεκαετία του 1970, οι άνθρωποι ασχολούνται με την προετοιμασία κεραμικών επικαλύψεων σε μέταλλα. Μέχρι το τέλος της δεκαετία του 1980, αναπτύχθηκε σταδιακά η χρήση τεχνολογίας κατασκευής πρόσθετων λέιζερ για την επίτευξη τροποποίησης της επιφάνειας του μετάλλου. Επί του παρόντος, αυτή η μέθοδος έχει γίνει μια από τις πιο πολύτιμες και ελπιδοφόρες τεχνολογίες στην τροποποίηση της μεταλλικής επιφάνειας και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς.
Λόγω των διαφορετικών σημείων τήξης μεταλλικών υλικών και κεραμικών υλικών, θα δημιουργηθεί ισχυρή μεταφορά στη μεταλλική λιωμένη πισίνα, η οποία θα καταστρέψει εύκολα το δεσμό μεταξύ του μετάλλου και του κεραμικού. Η φάση ενίσχυσης που παράγεται από την επιτόπια αντίδραση έχει καλή υγρότητα με τη μήτρα και η θερμότητα που απελευθερώνεται από την αντίδραση βοηθά στην αύξηση της υγρότητας του κεραμικού και του μετάλλου, οπότε η επιτόπια αυτο-παραγόμενη κεραμική φάση ενίσχυσης συνδυάζεται πιο σταθερά με τη μήτρα, η οποία είναι μια λύση στο πρόβλημα. Μια αποτελεσματική προσέγγιση στα προβλήματα σύνδεσης διεπαφών. Ως εκ τούτου, τα in-situ αυτο-παραγόμενα κεραμικά σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας έχουν λάβει ευρεία προσοχή από ερευνητές στο εσωτερικό και στο εξωτερικό και έχουν επιτευχθεί τα αρχικά αποτελέσματα.
Πηγή αναφοράς:
[1] Cui Xue, κ.λπ. Ερευνητική κατάσταση και προοπτική κατασκευής πρόσθετων λέιζερ λειτουργικών υλικών υψηλής απόδοσης. Μηχανική Υλικών. 2020.
[2] Ζιά Σιαογκουάνγκ, κ.ά. Ερευνητική πρόοδος και προοπτική τεχνολογίας πρόσθετης παρασκευής για λειτουργικά διαβαθμισμένα υλικά. Ανασκόπηση υλικών. 2021.
[3] Λι Κίκι, κ.ά. Πρόοδος έρευνας στην τεχνολογία πρόσθετης κατασκευής λειτουργικών κραμάτων διαβάθμισης. Κινεζικό περιοδικό μηχανολόγων μηχανικών. 2021.
(Επεξεργασμένος από το δίκτυο σκονών της Κίνας/Xingyao)
Σημείωση: Οι φωτογραφίες δεν είναι για εμπορική χρήση, ενημερώστε και διαγράψτε αν υπάρχει παραβίαση!