增材制造成型机械超材料的研究进展及展望

增材制造技术解除了传统制造方法对零件结构的限制,使越来越多复杂结构的“自由制造”成为可能。超材料的出现打破了自然界传统结构在性能上的限制,实现了许多自然结构无法实现的功能。随着增材制造技术的日益成熟,对于高性能、轻量化构件的需求愈来愈强烈,而超材料在具有自然结构所不具备的超常物理性质前提下,进一步实现了超强超轻的机械目标。增材制造的技术特点消除了超材料的制造约束,提高了超材料的潜力,为结构复杂的机械超材料的成型提供了一种有效的方法。零泊松比结构是一种特殊的机械超材料,它优异的性能引起人们的广泛关注。总结了目前国内外增材制造技术成型机械超材料的相关研究进展和激光选区熔化成型具有零泊松比特性的板壳晶格结构的设计难点,并对其发展进行了展望。     

选区激光熔化制备多孔结构的成形偏差及力学性能与压缩失效分析

因多孔结构轻质高强度、力学性能可调节的特点，被广泛用于骨骼医疗、航空航天等领域. 为了探索多孔结构选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形误差与压缩失效性能，以钻石型晶格和六孔开口球形两种多孔结构为例，采用理论预测与试验测试研究SLM制造多孔结构的压缩力学行为，使用ANSYS软件对所研究的多孔结构进行准静态压缩模拟，并对SLM成形的多孔结构进行单轴压缩试验，最后结合仿真和试验，观测和分析它们的变形过程和失效机制. 对比后发现数值设计的多孔结构尺寸与最终制造的结构存在偏差，导致力学性能理论值与试验值存在一定差异，但应力应变场变化规律一致. 试验结果表明，在孔隙率50% ~ 80%时，钻石型晶格结构屈服强度为31.85 ~ 182.13 MPa，弹性模量为1.45 ~ 2.30 GPa；六孔开口球形结构屈服强度为35.19 ~ 130.64 MPa，弹性模量为1.59 ~ 2.90 GPa，不同多孔结构随孔隙率的增大，力学性能变化趋势不一致.     

PDMS涂覆的Al2O3中空纤维膜在ABE/水体系分离中的应用

通过浸渍-提拉的方法制备了PDMS涂覆的Al2O3中空纤维膜,并系统地研究了其用于ABE/水体系的分离过程。首先对制备出的膜进行了形貌表征,SEM电镜照片表明,所用的Al2O3中空纤维支撑体具有非对称结构,海绵孔位于膜壁的中间而指状孔在其两侧。制备出的PDMS涂覆的Al2O3中空纤维复合膜表面致密完好没有缺陷,其厚度小于10μm,说明PDMS层被均匀地涂在支撑体外表面。然后在不同的模拟体系(丙酮-水、丁醇-水、乙醇-水)中,系统地考察了复合膜的性能。实验表明,复合膜具有优异的渗透汽化性能(通量和分离因子)。最后将该复合膜用于ABE-水体系的分离,考察了膜在操作过程中的渗透汽化性能和稳定性,同时将二元体系与四元体系过程对比,讨论渗透汽化对ABE体系的分离作用。     

7075铝合金选区激光熔化研究现状

现今航空航天等领域对复杂精密零件的需求逐步增加,传统的加工方式已无法满足这一趋势。选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)基于逐层叠加的原理可一次性成型复杂件,因此对于这类零件具有广泛的应用前景。7075铝合金是航空航天领域常用的一种高强铝合金,由于高强铝合金热导率高,对激光反射率大,易氧化,有很强的热裂倾向等特点,导致SLM成型7075铝合金难度大。然而市场对其越来越大的需求,近几年发展迅速。主要从工艺优化和添加形核成分方面总结了近几年国内外7075铝合金选区激光熔化的研究现状,并阐述了存在的问题和发展趋势。