Tính chất cơ học là gì? Các công bố khoa học về Tính chất cơ học

Bài viết này tổng hợp dữ liệu đã được công bố về các tính chất cơ học của các vật liệu kim loại sản xuất bằng phương pháp cộng thêm. Các kỹ thuật sản xuất cộng thêm được sử dụng để tạo ra các mẫu trong bài báo này bao gồm nấu chảy bằng giường bột (ví dụ: EBM, SLM, DMLS) và nạp năng lượng có hướng (ví dụ: LENS, EBF³). Mặc dù hiện tại chỉ có một số lượng hạn chế các hệ thống hợp kim kim loại có sẵn cho sản xuất cộng thêm (ví dụ: Ti-6Al-4V, TiAl, thép không gỉ, Inconel 625/718, và Al-Si-10Mg), phần lớn thông tin về các tính chất cơ học đã được công bố tập trung vào Ti-6Al-4V. Tuy nhiên, các bảng tổng hợp các tính chất cơ học đã được công bố và/hoặc các số liệu chính cũng được bao gồm cho mỗi hợp kim được liệt kê ở trên, được phân loại theo kỹ thuật cộng thêm được sử dụng để tạo ra dữ liệu. Các giá trị đã được công bố cho các tính chất cơ học thu được từ độ cứng, kéo nén, độ bền gãy, sự phát triển rạn nứt mỏi, và mệt mỏi cao được bao gồm cho các điều kiện as-built, được xử lý nhiệt, và/hoặc HIP, khi có sẵn. Các ảnh hưởng của hướng thử nghiệm/hướng xây dựng đối với các tính chất, khi có sẵn, cũng được cung cấp, cùng với thảo luận về nguồn gốc tiềm năng (ví dụ: cấu trúc kết tinh, sự thay đổi vi cấu trúc, khuyết tật) của sự dị hướng trong các tính chất. Các khuyến nghị cho công việc bổ sung cũng được cung cấp.

Chúng tôi đã tiến hành mô phỏng phần tử hữu hạn về hiện tượng đâm xuyên hình nón đối với nhiều loại vật liệu đàn hồi-plastic khác nhau để điều tra ảnh hưởng của hiện tượng tích tụ đến độ chính xác trong việc đo độ cứng và mô đun đàn hồi bằng các kỹ thuật đâm xuyên nhận tải trọng và độ sâu. Tham số chính trong cuộc điều tra này là diện tích tiếp xúc, có thể được xác định từ các kết quả phần tử hữu hạn bằng cách áp dụng các quy trình phân tích tiêu chuẩn cho dữ liệu chuyển vị khi đâm xuyên tải trọng, như trong một thí nghiệm, hoặc trực tiếp hơn, bằng cách xem xét các hồ sơ tiếp xúc trong lưới phần tử hữu hạn. Tùy thuộc vào hành vi tích tụ của vật liệu, hai diện tích này có thể rất khác nhau. Khi hiện tượng tích tụ lớn, các diện tích suy luận từ phân tích đường cong tải trọng-chuyển vị có thể đánh giá thấp diện tích tiếp xúc thực tế lên đến 60%. Điều này dẫn đến việc ước lượng quá cao đối với độ cứng và mô đun đàn hồi. Các điều kiện mà dưới đó các sai số có ý nghĩa được xác định, và chúng tôi chỉ ra cách mà các tham số đo được từ dữ liệu tải trọng-chuyển vị có thể được sử dụng để xác định khi hiện tượng tích tụ là một yếu tố quan trọng.

Các composite phân hủy sinh học đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng cellulose vi tinh thể (MCC) làm vật liệu gia cường và axit polylactic (PLA) làm môi trường. PLA là polyester của axit lactic và MCC là cellulose được chiết xuất từ bột gỗ chất lượng cao bằng phương pháp thủy phân axit để loại bỏ các vùng vô định hình. Các composite được chuẩn bị với các hàm lượng MCC khác nhau, lên tới 25 wt%, và bột gỗ (WF) và bột gỗ (WP) đã được sử dụng làm vật liệu tham khảo. Về tổng thể, các composite MCC/PLA cho thấy các đặc tính cơ học thấp hơn so với các vật liệu tham khảo. Phân tích nhiệt động học cơ học động (DMTA) cho thấy rằng mô đun dự trữ tăng lên với việc bổ sung MCC. Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X (XRD) trên các vật liệu cho thấy composite kém tinh thể hơn so với các thành phần tinh khiết. Tuy nhiên, nghiên cứu kính hiển vi điện tử quét (SEM) về các vật liệu cho thấy MCC vẫn tồn tại dưới dạng các tập hợp của sợi cellulose tinh thể, điều này giải thích cho các đặc tính cơ học kém. Hơn nữa, bề mặt gãy của các composite MCC cho thấy sự kết dính kém giữa MCC và môi trường PLA. Các nghiên cứu phân hủy sinh học trong đất ủ ở 58°C cho thấy các composite WF có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn so với các composite WP và MCC. Dự kiến, hiệu suất của các composite sẽ được cải thiện bằng cách tách các tập hợp cellulose thành các vi sợi và với sự kết dính được cải thiện. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 97: 2014–2025, 2005

Phản ứng oxi hóa điện hóa của các hợp chất dị vòng thơm thiophen, pyrrole và indole cũng như các hydrocarbon đa vòng benzen và không benzen như azulene, fluorene và pyrene tạo ra các polyme dẫn điện với độ dẫn điện từ 10⁻⁵ đến 10 S/cm. Sự hiện diện của các substituents ảnh hưởng đến độ dẫn điện của các màng này cũng như các tính chất điện hoạt của chúng. Hơn nữa, các substituents xác định liệu việc điện trùng hợp của các hợp chất này có thể xảy ra hay không, hoặc liệu các sản phẩm hòa tan được hình thành. Tính quan trọng tương đối của các con đường này phụ thuộc vào độ bền của cation gốc trung gian. Những tác động này được nghiên cứu thông qua các tính toán orbital phân tử INDO.

Thử nghiệm kéo động lực đã được thực hiện, sử dụng tần số và phạm vi ứng suất về mặt sinh lý phù hợp, trên nhiều gân từ chân và đuôi của 10 loài động vật có vú. Không phát hiện sự khác biệt đồng nhất giữa các gân từ các loài khác nhau hoặc từ các vị trí giải phẫu khác nhau. Mô đun Young tiếp tuyến tăng từ các giá trị thấp ở ứng suất thấp lên khoảng 1·5 GPa khi ứng suất vượt quá 30 MPa. Mức năng lượng tiêu tán được đo là từ 6 đến 11% cho các loài khác nhau, nhưng giá trị thấp hơn có khả năng là đáng tin cậy hơn. Có rất ít hoặc không có sự phụ thuộc của mô đun hay năng lượng tiêu tán vào tần số, trong khoảng 0·2–11 Hz. Độ bền kéo của gân (tại các tốc độ biến dạng khoảng 0·05 s⁻¹) ít nhất là 100 MPa.

Việc sử dụng các nanocomposites graphene trong các ứng dụng tiên tiến đã thu hút nhiều sự chú ý trong những năm gần đây. Tuy nhiên, để thay thế các gia cố epoxy truyền thống bằng graphene, vẫn còn một số vấn đề như sự phân tán, đồng nhất hóa và tái tập hợp. Trong bài báo này, các khối graphene được phân tán trong hệ thống epoxy hai thành phần bằng cách siêu âm trong bể, tình trạng phân tán và hành vi tái tập hợp của graphene trong hệ thống này đã được nghiên cứu. Độ truyền sáng trong quang phổ cực tím - nhìn thấy đã được sử dụng để định lượng sự tái tập hợp qua một loạt các thí nghiệm được kiểm soát. Sau 18 phút siêu âm với độ phân tán graphene 0.005 wt% ở 20°C, độ truyền sáng giảm từ 68.92% xuống 54.88% trong epoxy lỏng và giảm từ 72.80% xuống 46.42% trong chất làm cứng; trong khi đó, khi tăng nhiệt độ từ 20°C lên 60°C, độ truyền sáng trong epoxy lỏng giảm từ 65.96% xuống 53.21% sau 6 phút siêu âm. Với sự bổ sung 0.3 wt% graphene, độ bền kéo của các nanocomposites tăng từ 57.2 MPa lên 64.4 MPa và mô đun bảo hòa tăng từ 1.66 GPa lên 2.16 GPa. Các kết quả cho thấy tình trạng phân tán phụ thuộc vào thời gian siêu âm và nhiệt độ, và graphene có hiệu ứng gia cường đáng kể lên epoxy.

Các giàn giáo sinh học hydroxyapatite (HA) đã được chế tạo bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất bổ sung dựa trên xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP). Các vấn đề chính liên quan đến các giàn giáo sinh học HA, bao gồm phân tán, chế tạo DLP, thiêu kết, tính chất cơ học và tính tương thích sinh học đã được thảo luận một cách chi tiết. Đầu tiên, tác động của liều lượng chất phân tán, tỷ lệ khối rắn và nhiệt độ thiêu kết đã được nghiên cứu. Liều lượng chất phân tán tối ưu, tỷ lệ khối rắn và nhiệt độ thiêu kết lần lượt là 2 wt%, 50 vol% và 1250 °C. Sau đó, tính chất cơ học và tính tương thích sinh học của các giàn giáo sinh học HA đã được điều tra. Giàn giáo sinh học HA xốp được chuẩn bị bằng DLP được phát hiện có tính chất cơ học và hành vi phân hủy xuất sắc. Từ nghiên cứu này, kỹ thuật DLP cho thấy tiềm năng tốt trong sản xuất các giàn giáo sinh học HA.

Một phương pháp phân biệt mới để xác định độ cứng của khu vực tiếp xúc cử chỉ dưới micron được trình bày. Điều này cho phép đo mô-đun đàn hồi cũng như độ cứng dẻo, liên tục trong suốt một lần xâm nhập duy nhất và không cần các chu kỳ giảm tải riêng biệt. Một số thí nghiệm mới có thể thực hiện với kỹ thuật này, đặc biệt là ở quy mô nanomet, được mô tả. Chúng tôi cho thấy theo cách định lượng rằng tungsten đã xử lý điện đáng tin cậy thể hiện sức mạnh lưới lý thuyết lý tưởng tại tải trọng xâm nhập nhỏ.

Bài báo này đã xác định thành phần hóa học và tính chất quang học của hạt bụi (PM) phát thải từ động cơ diesel hàng hải hoạt động trên dầu nhiên liệu nặng (HFO), dầu khí hàng hải (MGO) và dầu diesel (DF). Đối với cả ba loại nhiên liệu, khoảng 80% PM siêu nhỏ là hữu cơ (và sulfat, đối với HFO ở tải động cơ cao hơn). Các hệ số phát thải chỉ thay đổi nhẹ theo tải động cơ. Các hạt carbon đen bền (rBC) không dày đặc lớp phủ cho bất kỳ nhiên liệu nào; do đó, rBC được trộn bên ngoài với PM hữu cơ và sulfat. Đối với PM MGO và DF, các hạt rBC được phân bố lognormal theo kích thước (điểm mode ở d_rBC≈120 nm). Đối với HFO, có nhiều hạt rBC lớn hơn. Kết hợp nồng độ khối lượng rBC với các phép đo hấp thụ tại chỗ đã cho ra hệ số hấp thụ khối lượng rBC MAC_BC,780nm là 7.8 ± 1.8 m²/g ở 780 nm cho cả ba loại nhiên liệu. Bằng cách sử dụng các độ lệch dương của hệ số hấp thụ Ångström (AAE) so với đơn vị để xác định carbon nâu (brC), chúng tôi phát hiện ra rằng sự hấp thụ brC là không đáng kể với PM MGO hoặc DF (AAE(370,880 nm)≈1.0 ± 0.1) nhưng thường chiếm khoảng 50% tổng hấp thụ ở 370 nm đối với PM HFO. Ngay cả ở 590 nm, khoảng 20% tổng hấp thụ là do brC. Sử dụng hấp thụ tại 880 nm làm tham chiếu cho hấp thụ BC và chuẩn hóa theo khối lượng PM hữu cơ, chúng tôi đã thu được MAC_OM,370nm là 0.4 m²/g trong điều kiện hoạt động điển hình. Hơn nữa, chúng tôi đã tính toán chỉ số khúc xạ ảo là (0.045 ± 0.025)(λ/370nm)⁻³ cho PM HFO tại 370 nm>λ > 660 nm, lớn gấp hơn hai lần so với các khuyến nghị trước đó. Các mô hình khí hậu cần phải tính đến sự hấp thụ brC đáng kể này trong PM HFO.