3D打印骨支架结构设计及其应力分布研究

骨支架的应力集中会导致结构发生开裂或坍塌,严重影响骨支架的承载能力。应力集中容易发生在孔与孔的连接处,因此,孔的形状设计是影响骨支架应力的关键因素。以1 mm×1 mm×1 mm的立方体为基础单元,分别构建了正方形孔、正六边形孔、圆形孔和立方密排单元4种三维模型,通过调整孔径获得不同孔隙率的单元体模型。使用有限元方法对单元体模型进行静态压缩数值模拟,结果表明,孔隙率为36%~66%时,最大应力最小的结构是立方密排结构,分别为5.50、7.18、10.53和15.41 MPa;综合应力分布云图和压缩等效模量图,得出立方密排单元结构的力学性能最好。采用选择性激光烧结技术制备立方密排单元结构的支架,该支架具有较好的抗压强度。

基于核壳结构粉体设计的CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)复合涂层组织结构及其抗氧化性能

采用核壳结构设计思想,成功将Al_(2)O_(3)包覆于CoNiCrAlY粉体表面制备核壳结构粉末,并通过正交实验设计优化核壳结构粉体的球磨制备工艺;探讨超音速火焰喷涂CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)涂层相结构与微观组织演变规律;对比研究CoNiCrAlY涂层和CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)复合涂层800℃的氧化行为。结果表明:各球磨工艺参数对核壳结构粉末的平均包覆率影响程度从大到小依次为:球磨转速、球料比与球磨时间。制备CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末最佳的球磨参数为:球磨转速180 r/min,球料比10∶1,球磨时间6 h。超音速火焰喷涂CoNiCrAlY涂层由γ-Co-Ni-Cr相组成。核壳结构粉末中高熔点Al_(2)O_(3)外壳显著抑制了CoNiCrAlY合金在喷涂过程中的氧化行为,导致CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)复合涂层β-NiAl相含量明显增加,涂层孔隙率升高,未熔颗粒增多。由于CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)涂层中的β-NiAl以及Al_(2)O_(3)含量较高,涂层表面在高温氧化过程中形成了致密的富Al_(2)O_(3)的保护层,抑制了非保护性氧化物的生长,使该涂层具有更优异的抗高温氧化性能。

某63CY-104型斜盘柱塞泵壳体开裂原因

某63CY-104型斜盘柱塞泵壳体经常发生开裂,导致液压油泄漏。采用金相检验、断口分析和有限元分析等方法,分析了柱塞泵壳体开裂的原因。结果表明:柱塞泵壳体组织中平直、粗大且两端尖锐的C型石墨是导致壳体发生开裂的主要原因;柱塞泵在工作过程中受振动较大,壳体3,4,5阶模态振型变化较大,容易发生共振,使壳体产生裂纹。

CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末的机械球磨制备工艺优化

为解决CoNiCrAlY粉末在热喷涂过程中的易氧化问题,本研究以CoNiCrAlY粉末与Al_(2)O_(3)粉末为原料,以平均包覆率为指标,通过正交实验对机械球磨工艺进行了优化。结合粉末的微观形貌分析探讨了球磨转速、球料比以及初始粉末的粒径分布对CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末包覆率与球形度的影响。结果表明,对复合粉末的平均包覆率影响最大的球磨工艺参数为球磨转速,影响最小的是球料比;增大CoNiCrAlY粉末与Al_(2)O_(3)粉末的粒径分布差可显著提高CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末的包覆率并改善复合粉末的球形度;升高球磨转速、增大球料比均有利于提高核壳结构粉末的包覆率;增大CoNiCrAlY粉末粒径,核壳结构粉末的平均包覆率升高;加入10%微米Al_(2)O_(3)时,CoNiCrAlY粒径范围为0~10,10~20,20~30及30~45μm的平均包覆率分别是13.0%,32.0%,46.0%和66.0%。

CoNiCrAlY粒径对制备CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末包覆率的影响

本文采用球磨法制备CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末,着重研究CoNiCrAlY粒径对制备CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末的影响,旨在通过选择CoNiCrAlY粒径范围制备包覆率较好的CoNiCrAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉末。为提高球磨法制备核壳结构粉末包覆率提供经验依据。结果表明粒径越大的核壳结构粉体包覆效果越好,其中20~45μm粒径范围的NiCrCoAlY-Al_(2)O_(3)核壳结构粉体的平均包覆率可达62.8%。