烧结银细观孔隙结构对宏观力学性能的影响

为研究烧结纳米银材料细观孔隙结构对宏观力学性能的影响,首先利用高斯滤波算法和分位数切割函数生成具有不同孔隙率(0.1,0.2和0.3)的代表性微元(RVE).通过对RVE施加周期性边界条件,获得其单轴拉伸力学性能,使用Abaqus软件建立了由烧结纳米银颗粒制成的搭接接头的宏观模型模拟剪切试验,烧结层的材料属性与预测的RVE的弹塑性应力-应变曲线保持一致.结果表明,随着孔隙率的减小,RVE模型的弹性模量和屈服强度增大;值得注意的是,随着应变的增大,塑性变形最后阶段的应力呈现较大的下降趋势,使得材料更容易受到损伤.通过比较宏观模型的剪切模拟,可以观察到孔隙率的变化对烧结纳米银颗粒的剪切变形有显著影响,具体而言,随着孔隙率的增加,孔隙部位更容易出现裂纹并扩展,形成多个孔隙的贯通裂纹,从而导致烧结银的抗剪强度降低.

选区激光熔化成形TC4钛合金力学性能及其工艺关联性

增材制造技术可实现复杂结构的无模具,快速、近净成形,高致密度。为保证零件的成形质量,建立金属增材制造技术工艺参数—微观结构—宏观力学性能的关联机制十分关键。采用选区激光熔化技术(SLM)制备四种不同工艺参数组合的Ti-6Al-4V合金(又称TC4),对比和讨论试件微观形貌。通过单轴拉伸试验从宏观角度研究准静态条件下材料本构行为,并确定流动应力和应变极限等关键力学性能参数,通过纳米压痕试验从微观角度研究0.01/s和0.10/s压痕应变率下材料荷载-位移曲线,并基于连续刚度法获取材料弹性模量和硬度。最后通过引入约束因子和位错密度,结合单轴拉伸和纳米压痕试验所得的力学性能,讨论SLM成形过程中激光能量输入密度对TC4材料宏观力学性能的影响规律。通过开展工艺参数与力学性能的相关性分析,从更具统计意义的角度阐明SLM工艺参数—微观结构—宏观力学性能的关联机制,进而更加有效地确定可用于调控SLM成形TC4材料宏观力学性能的工艺参数优化组合。研究结果可为提升TC4材料力学性能的SLM成形工艺参数提供指导。