增材制造316钢高周疲劳性能的微观力学研究

由于增材制造逐层累积的工艺特点, 其成形材料力学性能往往不同于传统减材制造材料. 在航空航天、核工业以及医疗领域中, 对增材制造材料疲劳性能的研究不足导致其很难作为主承力件使用, 这制约着增材制造技术的进一步推广使用. 本文以增材制造316钢为对象, 通过仿真手段研究其高周疲劳性能, 研究表明循环载荷下滑移带与晶界处的裂纹萌生是增材制造316钢材料发生高周疲劳的主要原因. 根据提出的微观力学模型研究了增材制造316钢的高周疲劳性能, 其中分别使用唯象学晶体塑性理论和弹塑性内聚力模型模拟晶粒和晶界的力学行为. 为了准确评估增材制造316钢的高周疲劳性能, 本文针对于晶粒和晶界分别采用Papadopoulos疲劳准则和一种基于安定性理论的介观疲劳准则同时考虑位错滑移和晶界对疲劳性能的影响. 最后, 为了验证所提微观力学模型的有效性, 本文对比了增材制造316钢和轧制316钢高周疲劳性能的仿真结果. 与实验结果相同, 仿真结果显示增材制造316钢相较于轧制316钢具有更好的高周疲劳性能.      

金属增材制造中的缺陷、组织形貌和成形材料力学性能

金属增材制造是近30年发展起来的一种新型制造技术, 不同于传统的减材制造过程, 它是基于离散-堆积原理, 根据设计的三维数据模型, 逐层加工获得立体实物的制造技术, 具有近净成形、快速制造、设计自由度高等优点, 特别适用于具有复杂几何结构的高熔点金属构件的直接成形, 在航天航空、核能工业、交通运输、生物医疗等领域具有巨大的技术优势和广阔的应用前景. 本文首先介绍了3种典型的金属增材制造技术原理, 包括选区激光熔化技术、激光金属沉积技术和选区电子束熔化技术. 随后对金属增材制造中的熔合不良、气孔、裂纹等缺陷的形成机理及其控制方法进行了综述, 以激光功率、扫描速度和扫描策略等工艺参数为例阐述了工艺参数对成形构件组织形貌的影响, 同时介绍了金属增材制造技术在传统合金、高熵合金以及非晶合金等材料中的应用及其力学性能. 最后对金属增材制造在扩充可打印的合金体系、量化缺陷与残余应力对材料性能的影响、发展可预测组织形貌的模拟方法、建立金属增材制造数据库和相关标准等方向进行了展望.      

基于渐进演化策略的增材制造自支撑结构拓扑优化算法

拓扑优化和增材制造分别是先进的结构设计技术和制造技术,将拓扑优化与增材制造融合能产生显著的协同效益.增材制造存在一些独特的制造约束,研究考虑结构自支撑约束的拓扑优化算法,可以降低材料和时间成本.基于SIMP方法框架,建立显式约束函数模型表征结构的自支撑特性,并发展了相应的拓扑优化流程,通过结构渐进演化实现自支撑.研究了相应的灵敏度分析方法,可实现并行计算.提出一个指向性灵敏度过滤算子促进支撑结构演化.采用3个数值算例进行分析,验证了指向性灵敏度过滤的有效性,所有拓扑优化结果均实现了结构自支撑.与典型方法相比,优化结果的可制造性更好.     

铁硒基超导材料实用化研究进展

由于铁基超导体含有铁磁性元素以及具有极高的上临界场等特性, 引发了科学家对其理论和实用化研究的热潮. 铁基超导体主要分为四个体系: “1111”体系、 “122”体系、 “111 ”体系和“11 ”体系. 其中, “11 ”体系中的 FeSe基超导材料由于结构简单、 单晶制备容易以及不含有毒元素等优势, 使其成为了研究铁基超导材料的热门体系, 同时也成为了新型实用化超导材料的研究热点. 本文在简要介绍铁基超导材料和 FeSe 基超导材料的基础上, 重点介绍了实用化 FeSe 基超导材料多晶块体、 线带材以及薄膜在制备工艺以及性能等方面的研究进展, 最后对其相关领域今后的发展做出展望     

Y系超导螺管储能磁体的优化设计

磁体结构的好坏将直接关系到磁体的制造成本以及磁体能否正常运行.在磁体结构的优化设计中,选定磁体的体积为目标函数,在满足磁体储能,符合超导材料的B～J特性,尽量减小漏磁等条件下,使目标函数达到最小.文章选定新一带超导涂层导体YBCO为SMES线圈的制造材料,分析了Y系带材的材料特性,并采用大型有限元仿真软件ANSYS和磁体优化中常用的算法-模拟退火算法(simulated annealing)对SMES线圈进行优化仿真分析,得出最优的磁体结构.     

GdBCO超导体的顺磁性及低温下磁通分布的动态观测

本文研究了100～300K之间Gd1．8Ba2.4Cu3．4O7-δ（简写为GdBCO）超导体的顺磁性，对GdBCO的磁化强度随磁场和温度的变化分别在100K和0．1T进行了测试，GdBCO的顺磁性遵从朗之万顺磁性理论．在磁光显微镜下，低温12K场冷下，我们观察了从0mT～29mT磁通线进入GdBCO的超导体的过程，以及磁通线在GdBCO超导体中的分布。     

中科院声学所超声室生产复合材料等超声换能器

中科院声学所超声研究室的换能器研究，曾获得中国科学院重大成果一等奖和国家自然科学奖，在国内外有较大影响．在理论研究的基础上，研究室近年来推出超声检测用换能器系列产品，其中包括气介式检测、液浸式检测和固体耦合式检测几大类换能器．每一类中又有特殊的空间响应和时间响应探头和常规探头，频率一般在几千赫至100兆赫．使扶探头：．高灵敏度窄脉冲探头（灵敏度和相对带宽普遍高于市场商品探头6－20dB）．无旁瓣高斯探头．平面接触绳声束聚焦窄脉冲探头（专利产品）．首次波幅度比大于1的测量探头．直接耦会横渡直探头．有信号处…     

La0.67Ca0.33MnO3多晶的本征和非本征磁电阻

研究了不同烧结温度的Ｌａ０．６７Ｃａ０．３３ＭｎＯ３多晶块材的电磁输运特性．在ρ～Ｔ曲线上居里温度Ｔｃ以下的温区，观察到一个宽化的峰．讨论了Ｔｃ附近及其以下的本征和非本征磁电阻效应并将它们分解开来．     

SmBa2Cu3O7-x超导块材纳米粉合成工艺研究

本文采用不同相成分纳米前驱粉，制备了一系列SmBa2Cu3O7-x块材，并对其制备工艺进行了研究．纳米前驱粉制备采用本中心自行研发的一种简便高效的“凝胶快速分解法”．研究结果表明，采用“凝胶快速分怨法”，经650℃-950℃的适当热处理可以得到不同相成分的纳米前驱粉；在一定的温度和时间范围内，前驱粉的粒度基本不受热处理温度的影响．磁测量的结果表明，化学成分相同时，前驱粉的相组成对最终的SmBa2Cu3O7-x块材的临界超导转变温度（Tc）并无明显影响．     

控轧控冷技术应用在Bi-2223/Ag超导带材制备过程中的研究

控轧控冷技术在钢铁中厚板材的应用已趋成熟,采用控轧控冷技术制备的中厚板材具有组织均匀、晶粒细小、机械性能高等优点.Bi-2223/Ag超导带材制备过程需经过多次反复的热处理和中间轧制过程,本文结合控轧控冷工艺特点,通过控制带材中间轧制制度和控制热处理冷却速度,研究了压下量和冷却条件对Bi-2223相变和其微观结构的影响,并借助SEM、XRD等方法对带材样品进行了观察,实验结果表明:合理的控轧控冷条件能够改善Bi-2223/Ag的微观结构并能够有效提高其电性能.这为控轧控冷技术在Bi-2223/Ag超导带材制备中的应用提供了初步理论依据,同时为形变热处理工艺提供了新的优化方向.