China Powder Network News Gradiendi funktsionaalne materjal on uut tüüpi komposiitmaterjal, mis koosneb kahest või enamast materjalist ja mille koostis on pidevas gradiendis. See on pälvinud laialdast tähelepanu tänapäeva kiiresti arenevas insenerivaldkonnas. Traditsiooniline gradient-funktsionaalse materjali valmistamise tehnoloogia ei suuda aga täita lennunduse, meditsiini, militaar- ja muude tööstusvaldkondade vajadusi. Areneva tehnoloogiana annab lisaainete tootmine uue idee gradientfunktsionaalsete materjalide ettevalmistamise probleemi lahendamiseks.
1 Funktsionaalselt sorteeritud materjalid
Funktsionaalselt sorteeritud materjal (FGM) on ruumiliselt sorteeritud koostise, poorsuse või mikrostruktuuriga täiustatud tehniline materjal, mis säilitab materjali omadused ja väldib osade rikkeid karmides töökeskkondades.
Funktsionaalselt sorteeritud materjalide kontseptsiooni pakkusid esmakordselt välja 1984. aastal Jaapani teadlased Masako Niano ja Toshio Hirai. Disainiidee on kasutada keraamilisi/metallist funktsionaalselt sorteeritud materjale koos paksuse suunas pidevalt muutuvate komponentidega, et lahendada materjalisisese liidese termilise pinge probleem. Võrreldes tavaliste komposiitmaterjalidega realiseerivad funktsionaalselt sorteeritud materjalid komponentide pidevat muutumist gradientkihis, vähendavad materjali omaduste erinevust, nagu soojuspaisumistegur ja elastsusmoodul kihtide vahel, ning vähendavad liidese pinget, mis mitte ainult ei paranda materjali jõudlust. ja töökindlus, vaid parandab ka materjali töökindlust. Materjali komposiitomadused on garanteeritud.
Tänapäeval on funktsionaalselt klassifitseeritud materjale laiendatud algsetest kõrge temperatuuriga soojusisolatsioonimaterjalidest biomeditsiinitehnika, tuumatööstuse, kosmosetööstuse, pooljuhtide optoelektroonika, kaitse- ja sõjatööstuse jne juurde ning eksperdid ja teadlased üle kogu maailma hindavad neid üha enam. .
Funktsionaalselt sorteeritud materjalide laialdase kasutuse tõttu on pikkade ettevalmistustsüklite ja keerukate protseduuridega traditsioonilisi tootmistehnikaid üha raskem täita kohandatavate ja keeruka kujuga funktsionaalselt sorteeritud materjalide kiirel valmistamisel. Funktsionaalselt sorteeritud materjalide edendamiseks on vaja paindlikumat ja tõhusamat tootmistehnoloogiat. arendus. Laserlisandite tootmise (LAM) tehnoloogia on 1990. aastatel välja töötatud uus täiustatud tootmistehnoloogia, mis ühendab arvuteid, arvjuhtimist, materjale ja lasereid.
2 Laserlisandite valmistamise põhimõte
Laserlisandite valmistamise tehnoloogia põhineb arvutuse ideel, kasutades energiaallikana laserit, et teostada eelseadistatud või sünkroonselt etteantud metallipulbri kihtide kaupa laserkatet ning valmistada kihtide kaupa materjale lisades ette tahke aine. Komponendid.
Laserlisandite valmistamise skeem
Ülaltoodud pildil on laserlisandite valmistamise skemaatiline diagramm. Esmalt teostage arvutiga valmistatavate osade kolmemõõtmeline CAD-modelleerimine ja lõigake CAD-mudel teatud paksuse järgi õhukesteks viiludeks, nii et osad diskreteeritakse kahemõõtmelisteks tasapinnalisteks struktuurideks kompleksist kolmest. -mõõtmelisi kolmemõõtmelisi struktuure ja seejärel skannida iga kahemõõtmelise kontuuri trajektoori. Kavandage ja edastage töödeldud andmed arvjuhtimissüsteemi, et moodustada arvjuhtimiskood. Lõpuks kuhjatakse arvutiprogrammi juhtimisel laserkatte meetodil pulbermaterjal rida-realt ja kiht-kihilt vastavalt seatud marsruudile ning lõpuks moodustub kolmemõõtmeline tervik. Osad või toorikud, mis nõuavad vaid vähest töötlemist.
3 Laserlisandite tootmise klassifikatsioon
Kuna seda arendatakse erinevates teadusasutustes üle maailma suhteliselt sõltumatult, on laserlisandite valmistamise tehnoloogial palju nimetusi, kuid põhimõtteliselt on need põhimõtted sarnased. Kõige tüüpilisemad laserlisandite tootmistehnoloogiad on lasersulatussadestamine (LMD), millel on sünkroonne pulbrisöötmine, ja selektiivne lasersulatus (SLM), millel on pulberkiht.
Lasersulatussadestamise tehnoloogia kasutab suure energiaga laserkiirt substraadi pinna kiiritamiseks, et moodustada sulakogum, ja pulbrisöötur saadab metallipulbri sulabasseini kiiresti sulama, moodustades seeläbi metalliga metallurgilise sidekihi. substraat ja substraadi pinna katmine uue metallipulbri moodustamiseks. metalli kiht.
Selektiivse lasersulatustehnoloogia ja lasersulatussadestamise tehnoloogia erinevus seisneb pulbri lisamise vormis. Enne laserkiire skaneerimist kasutab laseri selektiivsulatustehnoloogia esmalt pulbri jaotusrulli, et eelnevalt aluspinnale laotada metallipulbri kiht ja seejärel kasutatakse laserkiirt eelpingeks. Määratud skaneerimistrajektoori kasutatakse kihi valikuliseks sulatamiseks pulber. Pärast iga sulatuskihi lõppemist laskub vormimissilinder eelseadistatud kõrgusele, samal ajal kui pulbrilaotussilinder tõuseb eelseadistatud kõrgusele ja pulbrijaotusrull jaotab ühtlaselt pulbrikihi. Vajalikud viimased osad.
4 Teadustöö edusammud gradientfunktsionaalsete materjalide laserlisandite valmistamisel
Laserlisandite valmistamise tehnoloogia oluliseks arengusuunaks on suure jõudlusega gradientfunktsionaalsete materjalide valmistamine, mis on äratanud laialdast tähelepanu nii kodu- kui ka välismaiste teadlaste seas. Metallmaterjalide/keraamiliste materjalide kombinatsiooni uurimine.
4.1 Metalli/metalli gradientfunktsionaalsete materjalide laserlisandite tootmine
Metallmaterjalidel on suurepärased kõikehõlmavad füüsikalised, keemilised ja mehaanilised omadused, mida teistel tehnilistel materjalidel ei ole. Viimaste aastate materjaliuuringute põhisuunaks on saanud metallmaterjalide omaduste edasine parandamine mikrostruktuuri kohandamise teel. Gradientstruktuuride kasutuselevõtt metallmaterjalides rikub algselt seotud materjali omadusi, võimaldades üht või mitut omadust eraldi parandada. Materjali üldist jõudlust ja teenindusomadusi saab oluliselt optimeerida ja parandada. Kodu- ja välismaised teadlased on kasutanud täiustatud laserlisandite tootmistehnoloogiat erinevate metallide/metallide gradientidega funktsionaalsete materjalide valmistamiseks ning teinud põhjalikke uuringuid nende mikrostruktuuri ja omaduste kohta.
4.2 Metalli/keraamika gradientfunktsionaalsete materjalide laserlisandite tootmine
Alates 1970. aastatest on inimesed tegelenud metallide keraamiliste katete valmistamisega. Kuni 1980. aastate lõpuni arenes järk-järgult välja laserlisandite tootmistehnoloogia kasutamine metallpinna modifitseerimise saavutamiseks. Praeguseks on sellest meetodist saanud üks väärtuslikumaid ja paljutõotavamaid tehnoloogiaid metallpindade modifitseerimisel ning seda on laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades.
Metallmaterjalide ja keraamiliste materjalide erineva sulamistemperatuuri tõttu tekib metallisulamisbasseinis tugev konvektsioon, mis kergesti hävitab sideme metalli ja keraamika vahel. In situ reaktsiooniga tekitatud tugevdusfaasil on maatriksiga hea märguvus ning reaktsiooni käigus eralduv soojus aitab suurendada keraamika ja metalli märguvust, nii et in situ isegenereeritud keraamiline tugevdusfaas on tugevamini ühendatud. maatriksiga, mis on probleemi lahendus. Tõhus lähenemine liidese sidumisprobleemidele. Seetõttu on in situ isegenereeritud metallmaatrikskeraamilised komposiidid pälvinud nii kodu- kui ka välismaa teadlaste laialdast tähelepanu ning esialgsed tulemused on saavutatud.
Viiteallikas:
[1] Cui Xue et al. Suure jõudlusega gradientfunktsionaalsete materjalide laserlisandite tootmise uurimistöö staatus ja väljavaade. Materjalitehnika. 2020.
[2] Xia Xiaoguang jt. Funktsionaalselt sorteeritud materjalide lisatootmistehnoloogia uurimistöö ja väljavaade. Materjalide ülevaade. 2021. aasta.
[3] Li Qiqi et al. Gradientfunktsionaalsete sulamite lisatootmistehnoloogia uurimistöö edusammud. Hiina masinaehituse ajakiri. 2021. aasta.
(Toimetanud China Powder Network/Xingyao)
Märkus: pildid ei ole äriliseks kasutamiseks, palun teavitage ja kustutage, kui esineb rikkumisi!