一种新型压配式腰椎椎间融合器的机械性能

背景:行经皮微创椎间孔腰椎椎间融合置入椎间融合器时,由于入路操作范围狭窄,有牵拉神经根损伤或置入融合器位置不良等风险,为了解决以上问题作者课题组发明了一种新型机械结构可变形压配式cage(Press-fit cage,YP-cage)。目的:对新型腰椎融合器YP-cage的机械强度特性进行初步评估。方法:对不同尺寸9,11,13 mm高度的新型YP-cage(n=9)和聚醚醚酮-cage(n=9)进行了静态轴向压缩实验和静态轴向扭转实验,分别采集力-位移曲线计算屈服位移及载荷、极限载荷位移及刚度,屈服角位移及扭矩、极限载荷角位移扭矩及刚度,并进行对比分析。结果与结论:(1)在静态轴向压缩测试中,YP-cage在3组测试中(9,11,13 mm),其刚度、屈服载荷、极限位移和载荷极限方面均优于聚醚醚酮-cage(P <0.01),但YP-cage的屈服位移小于聚醚醚酮-cage(P <0.05);(2)在静态扭转测试中,除了9 mm组的YP-cage和聚醚醚酮-cage在极限扭转角度上差异无显著性意义,YP-cage在屈服扭矩、屈服扭转角度及极限扭矩均小于聚醚醚酮-cage(P <0.01),而YP-cage扭转刚度在9 mm组和11 mm组大于聚醚醚酮-ccage(P <0.01);(3)结果表明新型压配式机械结构椎间融合器相较于聚醚醚酮材质cage具有更高的抗压强度,但抗扭强度不如聚醚醚酮-cage。

柱上断路器机械性能与电气特性综合检测技术研究

随着电力系统的发展和升级,电力设备的可靠性和稳定性成为保障电网稳定运行的关键因素。柱上断路器作为电力系统中重要的保护和控制设备,广泛应用于城市电网、农村电网及各类工业场所。它不仅能够自动切断电路以防止故障扩大,还能承载和开断正常及异常状态下的电流,对保障电力设备和线路运行具有不可替代的作用。近年来,传感器技术、计算机技术、信号处理技术的飞速发展,为柱上断路器机械性能与电气特性的在线监测和检测提供了强有力的技术支持。借助实时监测和分析断路器的运行状态,可以及时发现潜在故障,避免事故发生,提高电网的运维效率。然而,柱上断路器由于其复杂的机械结构和恶劣的运行环境,其机械性能和电气特性的检测仍面临诸多挑战。鉴于此,本文深入探讨柱上断路器机械性能与电气特性的综合检测技术,结合当前先进的检测技术和方法,系统评估其整体性能,希望具有一定的借鉴意义和参考价值。

磷矿粉球团冷固结成型试验及机械性能的影响因素

针对磷矿粉矿无法直接入炉冶炼黄磷的问题,本文采用磷矿粉冷固结成型方法来制备磷矿粉球团,研究黏结剂用量、水分添加量、成型压力和烧结温度对磷矿粉球团落下强度和抗压强度的影响。研究结果表明:球团的抗压强度和落下强度随黏结剂用量的增加而升高,随成型压力的增加呈现先升高后降低,随水分质量分数的增加呈现先升高后降低,抗压强度随着烧结温度的升高而升高;在黏结剂用量为0.4%、水分质量分数为8%、成型压力为11 MPa条件下制备的磷矿粉生球团的抗压强度可达148.46 N/P,落下强度达46次/(0.5 m);在1200℃下烧结2 h后,磷矿球团的抗压强度可达966 N/P,且经跌落破碎后无粉化现象。本文旨在弥补富磷矿块矿资源的不足,并为进一步促进磷矿粉矿在黄磷生产中的应用提供参考。

机械振动对电弧增材制造2319铝合金微观组织与机械性能的影响

为了解决电弧增材制造试样晶粒粗大、机械性能较差等问题,在电弧增材制造2319铝合金过程中施加机械振动,分析了机械振动频率和幅度对试样微观组织和机械性能的影响。结果显示:机械振动使熔池流动性提高,熔池更加铺展,层宽增加,层高降低;振动破碎了生长过程中的枝晶,使INZ晶粒尺寸减小14.49μm,ITZ晶粒尺寸减小4.68μm;枝晶间隙处的溶质元素含量降低,晶界析出相变得断续且细小,PLC效应间隔增加,材料延伸率显著提高;机械振动频率和机械振动幅度改变时纵向和横向延伸率分别提升了38.2%,15.7%和29.3%,52.5%,而强度变化并不显著。采用机械振动辅助电弧增材制造能够在不影响强度的前提下显著提高试样的塑性,可为机械振动在增材制造领域的广泛应用提供技术参考。

热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能的影响

背景:近年来,增材制造(又称3D打印)逐渐成为制作可摘局部义齿钛合金支架的主流方式。热处理作为改善3D打印钛合金支架机械性能的重要方法而成为目前的关注热点。目的:总结目前应用于3D打印钛合金试件的主要热处理技术(包括退火处理、固溶时效处理、热等静压处理及其他热处理)以及这些热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能、微观结构的影响,为改进可摘局部义齿钛合金支架的热处理技术提供理论依据。方法:采用计算机检索中国知网、PubMed和ScienceDirect数据库中有关3D打印钛合金热处理试件的文献资料,检索时限为2012-2023年,根据纳入和排除标准,最终选取61篇文献进行综述分析。结果与结论:①使用常规退火技术处理3D打印钛合金试件,使其在500-900℃下保持2-4 h,能有效增加3D打印钛合金试件的延伸率。②固溶时效处理相较于常规退火技术更复杂,固溶时效处理后的钛合金试件在屈服强度方面表现突出,并且有更好的耐腐蚀性;但固溶时效处理后的3D打印钛合金试件在延伸性方面没有优势。③热等静压处理可以减少3D打印钛合金试件的内部缺陷,可明显增加3D打印钛合金试件延伸率,并增加其疲劳寿命。④快速热处理可以明显提高3D打印钛合金试件的延伸率,并且速度更快,在延伸率提升和热处理效率方面,比以往常规的退火更具优势。⑤循环热处理对3D打印钛合金试件延伸率的提升超过了常规退火,循环热处理可明显改善3D打印钛合金试件的晶粒结构,但热处理时间过长,效率较低。

极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响

为提升间位芳纶的可染性,采用极性有机溶剂对间位芳纶进行预处理,使用分散染料进行染色,对预处理及染色工艺条件进行优化,研究极性溶剂预处理对间位芳纶织物染色性能及机械性能的影响。结果表明:最佳的预处理工艺为使用DMSO在55℃时处理30 min,按此条件所得间位芳纶织物的断裂强力为950 N,断裂伸长率为36%,织物收缩率小于10%;最佳的染色工艺为使用偶氮型分散染料在80℃时染色60 min,此时,染料上染率达到80.9%~97.6%,染色织物耐皂洗、耐摩擦和耐升华等色牢度可以达到4级以上。使用极性溶剂在较低温预处理可有效提升间位芳纶的可染性,并显著降低机械性能损伤。

韧化处理辅助酶解法制备表面施胶淀粉及其对纸张机械性能的影响

本研究首先对玉米淀粉进行韧化处理,再通过淀粉酶解法制备表面施胶淀粉。探究了改性后淀粉的理化性质,及其对纸张机械性能的影响。结果表明,相比于玉米原淀粉,韧化处理可有效调控直链淀粉含量和淀粉结晶结构,以水分含量75%、处理温度60℃、处理时间24 h韧化处理制备的表面施胶淀粉可有效提高纸张机械性能,横向环压指数最大提升约3.7%,横向抗张指数最大提升约10.5%,纵向抗张指数最大提升约3.4%,耐破指数最大提升约10%。本研究从表面施胶淀粉短程有序性角度诠释了其对纸张机械性能的增强机制,为韧化处理制备表面施胶淀粉提供一定的理论依据与技术支撑。

基于无托槽隐形矫治装置的正颌手术导板及术后牵引装置的打印精度及物理机械性能评价

目的:计算机辅助设计并三维打印制作基于隐形矫治装置的正颌手术导板及术后牵引装置,并对其打印精度及物理机械性能进行体外评价。方法:采用计算机辅助设计技术虚拟设计基于隐形矫治装置的正颌手术导板及术后牵引装置,分别以尼龙材料及丙烯酸树脂材料三维打印制作手术导板及牵引装置各5套。将两种手术导板及牵引装置经锥形束CT扫描后得到的模型数据与术前设计数据比较,评估三维打印的精度,并测定物理机械性能。结果:尼龙材料在硬度、弯曲强度、拉伸强度方面的性能弱于丙烯酸树脂,但是在断裂延伸率和应力-应变曲线面积方面优于丙烯酸树脂材料(P<0.05)。尼龙材料制备的牵引装置在上颌及下颌脱位时表现出更大的脱位力及更大的牵引钩折断力(P<0.05)。结论:相较于丙烯酸树脂材料,尼龙材料有着更好的物理机械性能,符合基于隐形矫治装置的正颌手术导板及术后牵引装置的设计需求。

基于机械性能检测分析VitalBeam型直线加速器输出剂量的稳定性评估及故障案例分析

基于机械性能检测(MPC)系统,分析医用直线加速器VitalBeam输出剂量的长期稳定性。采集2021年1月至2023年12月北京朝阳医院VitalBeam型医用直线加速器的500组日常自检数据,分析其剂量输出偏差的改变趋势和稳定性状态。通过MPC检测和数据分析,6MVX射线的射线剂量输出变化为(0.53±0.85)%,射线均匀度变化为(0.54±0.15)%,射线中心偏移变化为(0.15±0.07)mm,均在误差允许的范围内,该医用直线加速器6MV光子束剂量输出稳定可靠,满足临床治疗需要,MPC检测可用于加速器的日检质量控制。

微量Ti-6Al-4V掺杂对SLM打印纯钛机械性能与显微结构的影响

目的:探究选区激光熔化(selective laser melting,SLM)打印制造的添加微量Ti-6Al-4V粉末的纯钛材料,在两种不同热处理温度(650℃,2 h和700℃,2 h)及不同扫描速度(1000 mm/s和500 mm/s)下的机械性能。方法:制备SLM打印的试样,测试材料的机械性能,观察拉伸试样的断口形貌及显微结构。结果:SLM打印的纯钛试样的极限拉伸强度在1000 mm/s扫描速度时高于500 mm/s扫描速度时的25%;在650℃及700℃不同热处理条件下,650℃,2 h在两种扫描速度下都表现出更加优异的机械性能,但延伸率在700℃,2 h在低扫描速度组更高。结论:添加微量Ti-6Al-4V粉末后打印的纯钛材料相较于Ti-6Al-4V合金更能满足口腔修复体的要求。

木质素结构对聚丙烯腈/磨木木质素基碳纤维机械性能的影响研究

从3种典型生物质原料(银杏、麦草、杨木)中提取了3种不同结构的磨木木质素(MWL),利用核磁共振仪对MWL的连键及官能团进行定性及半定量分析;将不同MWL与PAN共混,通过静电纺丝技术制备PAN/MWL基碳纤维,通过SEM、XRD对其表面形貌和结晶度进行表征,并通过拉伸实验测试其机械性能。结果表明,MWL的加入能显著增强碳纤维的机械性能,相比于PAN基碳纤维[拉伸强度为(76±10)MPa],PAN/银杏MWL基碳纤维的拉伸强度可达(134±12)MPa。

基于六轴机械手的水暖产品机械性能检测供水系统研究

随着水暖产品的多样化的功能发展以及标准化要求的提高,从而对水暖产品机械性能要求也会提高。由于传统的水暖产品机械性能检测系统较为单一,难以满足现有的水暖产品测试过程循环用水和高速精准检测的要求。笔者综述了研究开发的一套基于六轴机械手测试平台的水暖产品检测供水系统,以实现更精准、更节能、更高效的检测,以应对功能多样化产品发展的检测需求。

不同尺度缺陷对超导线圈绝缘复合材料机械性能的影响研究

绝缘系统对超导线圈起绝缘、固定和支撑的作用,极低温度、大电流、高磁场等极端条件使得超导线圈承受较大的应力及应变,这对线圈绝缘力学性能提出了更高的要求。以超导线圈中的绝缘系统为研究对象,开展含有不同尺度缺陷的绝缘复合材料低温下力学性能测试试验。结果表明,直径小于3 mm的空隙或夹渣等缺陷对绝缘复合材料的机械性能并未产生太大影响,这对于评定超导线圈中绝缘系统质量具有一定参考价值。

金属材料成形工艺对机械性能的影响研究

本文全面分析了金属材料成形工艺对其机械性能的影响。研究显示,原材料的化学成分和微观结构对金属的力学性能有显著影响。成形工艺参数,包括变形量、速率,是决定材料性能的关键因素。文章进一步探讨了通过合金化、热处理工艺和组织控制等手段提升金属材料性能的有效方法。研究结果表明,通过综合考虑材料科学原理和精确控制成形工艺,可以显著提高金属材料的机械性能。

纤维改性电磁吸波集料混凝土的吸波特性和机械性能

普通混凝土电磁防护能力弱,传统水泥基吸波材料力学性能不足、耐久性差,为此提出电磁吸波陶粒和纤维组分结合的混凝土设计方法.将碳纤维(CF)、玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PF)作为增韧和改善混凝土电磁参数的材料,在不同纤维种类和体积掺量下,通过实验研究纤维改性电磁吸波集料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗冻性能等机械性能.实验结果表明,3种纤维均改善了电磁吸波集料混凝土的吸波特性,特别是在高频率Ku波段(12~18 GHz),当反射率小于-7 dB时,宽度大幅拓宽,反射率峰值下降明显.BF和PF显著提升了电磁吸波集料混凝土的抗压和劈裂抗拉强度,BF对早期强度贡献较大,PF在各龄期持续优化强度.3种纤维均使电磁吸波集料混凝土抗折强度较基础组提高超过50%,3种纤维均优化了电磁吸波集料混凝土抗冻性能.试件经历150次冻融循环后,较基础组减少质量损失均超过50%,相对动弹性模量提升了8%~24%.

脊形PDC齿的机械性能和破岩效果

以地层特性为依据有针对性地选择PDC异形齿,可以降低其失效的概率并提高其机械钻速和进尺。为了综合对比脊形PDC齿的机械性能和破岩效果,对165斧形、135斧形、三刃3种脊形PDC齿的耐磨性能和抗冲击性能进行测试,随后选择花岗岩进行3个吃入深度的单齿切削试验和不同压力下的全尺寸钻头模拟钻进试验,并与普通圆形齿的结果进行对比。结果表明:3种脊形PDC齿的耐磨性能均优于圆形齿的;165斧形齿与三刃齿的抗冲击性能优于圆形齿的,而135斧形齿的冲击点缺少材料支撑,其抗冲击性能较差。在相同吃入深度下,脊形齿的切向力与法向力均低于圆形齿的相应力,且脊角越小切削力越小。135斧形齿的机械钻速最快且适合高钻压;与165斧形齿比较,三刃齿在≤20.0 kN的低钻压下机械钻速较快,在>20.0 kN的高钻压下机械钻速较慢;圆形齿的机械钻速最慢,所适合的钻压也较低。同时,当脊形齿的脊角变化时,其冲击点的材料支撑也发生改变,进而影响其抗冲击性能;且脊角变化会改变前方岩石内部的应力集中,进而改变其破岩效果。

炭黑用量对四丙氟橡胶硫化特性、物理机械性能和动态力学性能的影响

研究了炭黑用量对四丙氟橡胶混炼胶硫化特性,硫化胶物理机械性能、动态力学性能和高低温性能的影响。结果表明,随着炭黑用量的增加,混炼胶门尼黏度升高,最小转矩增大,焦烧时间无明显变化,硫化速率先降低后趋于平稳,硫化胶交联密度先升高后降低。采用一段硫化工艺硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率均呈下降的趋势,而100%定伸应力和邵尔A硬度则均呈上升的趋势;采用二段硫化工艺硫化胶的邵尔A硬度、100%定伸应力和拉伸强度较之于一段硫化工艺有显著提升。随着炭黑用量的增加,硫化胶的玻璃化转变区域明显变窄,玻璃化转变温度向低温方向移动,同时其200℃时的损耗因子增大,储能模量和损耗模量均先增大后基本保持不变。

二硫键对自修复水性聚氨酯机械性能的影响

本文比较了二硫键和C-C键在水性聚氨酯力学性能和自修复能力方面的区别,并探讨了二硫键对于线形和交联结构聚氨酯的影响。结果表明,虽然二硫键可以显著加速聚氨酯的自修复时间和提高自修复率,但是也会对聚氨酯的强度、断裂伸长率、抗蠕变与抗松弛等力学性能造成不利影响。对于需要在工作温度下进行自修复的交联结构材料,应当慎重考虑二硫键对蠕变及应力松弛的影响。此外,线形聚合物可以通过分子链热运动实现修复而无需动态共价键的支持,而对于交联结构聚氨酯,动态共价键则能显著提高其自修复能力。

Mg颗粒强化对Sn58Bi/Cu焊点金属间化合物生长及机械性能的影响机理研究

采用机械混合的方法将Mg颗粒成功添加到Sn58Bi无铅钎料中,制备了一种新型复合钎料Sn58Bi-xMg(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)。针对该复合钎料在Cu衬底上形成焊点的显微组织和界面金属间化合物(IMC)的生长情况进行了深入观察与研究。试验结果表明,加入Mg颗粒起到了细化组织的作用,同时基体中均匀分散的Mg颗粒还抑制了Bi相的析出,有助于提高焊点的细化度和整体强度。随着Mg颗粒含量的增加,IMC层厚度逐渐减小,当Mg颗粒的添加量为0.4 wt.%时达到最低值,仅为3.03μm。值得注意的是,当Mg颗粒含量超过0.4 wt.%时,由于大粒径的Mg颗粒易发生团聚并容易氧化,导致强化效果不太理想。通过对IMC晶粒生长情况的观察,验证了Mg颗粒的引入能够成功细化IMC晶粒,从而实现细晶强化,提高焊点的整体强度。另外,与未添加Mg颗粒的焊点相比,Sn58Bi-0.4Mg焊点的抗剪强度提高了36.87%。此外,断口处出现韧窝也表明焊点的延展性得到明显提升。

3D打印与数控切削技术制作氧化锆全瓷冠机械性能和密合性能对比研究

目的:对比3D打印与数控切削两种工艺制作氧化锆试件的弯曲强度、断裂韧性、维氏硬度及氧化锆全瓷冠边缘密合性差异,为临床提供实验依据。方法:运用万能力学实验机检测不同工艺制作陶瓷试件抗弯曲变形、抗断裂能力。运用维氏硬度仪检测两种不同工艺制作陶瓷试件硬度。同时收集标准离体牙20个随机分为3D打印和数控切削两组,每组各10个,进行牙冠预备、不同工艺制作和最终粘接,牙冠置入0.5%的碱性品红溶液中24h,体式显微镜检测微渗漏并进行分级,评估两组不同工艺制作的氧化锆全瓷冠边缘密合性。结果:3D打印组弯曲强度明显低于数控切削组,具有明显差异(P<0.05),但已达到(678.32±70.52)Mpa,达到包含磨牙的三单位修复体基底陶瓷的弯曲强度要求。3D打印组与数控切削组断裂韧性值分别为(8.63±0.94)、(6.63±1.40)MPa·m^(1/2),3D打印组断裂韧性优于数控切削组,两组具有差异(P<0.05),两者均达到包含磨牙的四单位及四单位以上修复体基底陶瓷的断裂韧性。3D打印与数控切削组硬度分别为(17.61±0.68)、(15.80±0.41)GPa。3D打印组硬度略高数控切削组,两组之间有差异(P<0.05),两组均满足临床要求。结论:3D打印氧化锆全瓷冠达到了数控切削氧化锆全瓷冠所能达到的强度、硬度、韧性和密合性,能够初步满足临床要求,为后期3D打印制作氧化锆全瓷冠应用于临床提供了合理依据,但也需进一步深入研究。