Year and Degree2004, Doctor of Phil

Year and Degree
2004, Doctor of Philosophy, Ohio State University, Materials Science and Engineering.
Abstract
The Laser Engineered Net Shaping (LENS™) system, a type of directed laser manufacturing, has been used to create compositionally graded materials. Using elemental blends, it is possible to quickly vary composition, thus allowing fundamental aspects of phase transformations and microstructural development for particular alloy systems to be explored. In this work, it is shown that the use of elemental blends has been refined, such that bulk homogeneous specimens can be produced. When tested, the mechanical properties are equivalent to conventionally prepared specimens. Additionally, when elemental blends are used in LENS™ process, it is possible to deposit compositionally graded materials. In addition to the increase in design flexibility that such compositionally graded, net shape, unitized structures offer, they also afford the capability to rapidly explore composition-microstructure-property relationships in a variety of alloy systems. This research effort focuses on the titanium alloy system. Several composition gradients based on different classes of alloys (designated a, a+b, and b alloys) have been produced with the LENS™. Once deposited, such composition gradients have been exploited in two ways. Firstly, binary gradients (based on the Ti-xV and Ti-xMo systems) have been heat treated, allowing the relationships between thermal histories and microstructural features (i.e. phase composition and volume fraction) to be explored. Neural networks have been used to aid in the interpretation of strengthening mechanisms in these binary titanium alloy systems. Secondly, digitized steps in composition have been achieved in the Ti-xAl-yV system. Thus, alloy compositions in the neighborhood of Ti-6Al-4V, the most widely used titanium alloy, have been explored. The results of this have allowed for the investigation of composition-microstructure-property relationships in Ti-6-4 based systems

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ปีและปริญญา
2004 แพทย์ปรัชญา มหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอ วัสดุศาสตร์ และวิศวกรรม
นามธรรม
เลเซอร์วิศวกรรมสุทธิสร้างรูปร่าง (เลนส์™) ระบบ ชนิดของเลเซอร์โดยตรงผลิต ถูกใช้เพื่อสร้างวัสดุที่มีการจัดระดับ compositionally ใช้ผสมธาตุ มันเป็นไปอย่างรวดเร็วแตกต่างกันองค์ประกอบ จึง ทำให้ลักษณะพื้นฐานของขั้นตอนการแปลงและ microstructural พัฒนาระบบโลหะผสมเฉพาะอุดมไป ในงานนี้ มันแสดงให้เห็นว่า ใช้ผสมธาตุได้กลั่น ที่สามารถผลิตได้จำนวนมากเหมือนไว้เป็นตัวอย่าง เมื่อทดสอบ คุณสมบัติทางกลจะเทียบเท่ากับเตรียมพร้อมที่ดีไว้เป็นตัวอย่าง นอกจากนี้ เมื่อมีใช้ธาตุผสมระหว่างเลนส์™ จะไปฝากที่ compositionally เรียนวัสดุ นอกจากเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบ ว่า เช่น compositionally ระดับ รูปร่างสุทธิ unitized ข้อเสนอโครงสร้าง พวกเขายังสามารถยังสำรวจความสัมพันธ์ขององค์ประกอบต่อโครงสร้างจุลภาคคุณสมบัติหลากหลายระบบโลหะผสมอย่างรวดเร็ว พยายามวิจัยเน้นระบบโลหะผสมไทเทเนียม ไล่ระดับสีองค์ประกอบต่าง ๆ ตามประเภทของโลหะผสมต่าง ๆ (กำหนด a, b เป็น และโลหะ b) ได้ถูกผลิต ด้วย™เลนส์ เมื่อฝากเงิน ไล่ระดับสีองค์ประกอบดังกล่าวจะถูกใช้ประโยชน์ในสองวิธี ประการแรก ไล่ระดับสีแบบไบนารี (ตามระบบ xV ตี้ตี้ xMo) ได้รับการรักษา ความร้อน ทำให้ความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนประวัติและ microstructural คุณลักษณะ (เช่นขั้นตอนองค์ประกอบและปริมาณเศษ) ไป มีการใช้เครือข่ายประสาทเพื่อช่วยในการตีความของกลไกที่เข้มแข็งในระบบโลหะผสมไทเทเนียมไบนารีเหล่านี้ ประการที่สอง ตอนดิจิทัลในองค์ประกอบได้รับความในระบบตี้ xAl yV ดังนั้น องค์โลหะผสมในย่านของตี้-6Al-4V โลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีการสำรวจ ผลนี้ได้รับอนุญาตให้สำหรับการตรวจสอบความสัมพันธ์ขององค์ประกอบคุณสมบัติต่อโครงสร้างจุลภาคในตี้-6-4 ใช้ระบบ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ปีขึ้นไป
2004 , ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ วัสดุศาสตร์ และวิศวกรรม .

วิศวกรรมรูปร่างนามธรรมเลเซอร์สุทธิ ( ™เลนส์ ) ระบบ ชนิดของเลเซอร์ที่ผลิตได้ถูกใช้เพื่อสร้าง compositionally เกรดวัสดุ การใช้ธาตุผสม เป็นไปได้อย่างรวดเร็ว เปลี่ยนองค์ประกอบจึงช่วยให้พื้นฐานด้านการแปลงขั้นตอนการพัฒนาโครงสร้างจุลภาคและระบบผสมโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะสํารวจ ในงานนี้ มันแสดงให้เห็นว่าการใช้ธาตุผสมที่ได้รับการขัดเกลา ซึ่งเป็นกลุ่มตัวอย่างซึ่งสามารถผลิต เมื่อทดสอบคุณสมบัติทางกล เทียบเท่า โดยเตรียมชิ้นงาน นอกจากนี้เมื่อธาตุผสมที่ใช้ในกระบวนการ™เลนส์ มันเป็นไปได้ที่จะฝาก compositionally เกรดวัสดุ นอกจากการเพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบเช่น compositionally คะแนนสุทธิ , รูปร่าง , โครงสร้าง unitized เสนอ พวกเขายังสามารถความสามารถในการอย่างรวดเร็ว สำรวจองค์ประกอบโครงสร้างจุลภาคสมบัติความสัมพันธ์ในความหลากหลายของระบบโลหะผสมงานวิจัยนี้พยายามเน้นระบบโลหะผสมไทเทเนียม . หลายองค์ประกอบการไล่สีจากชั้นเรียนที่แตกต่างกันของโลหะผสม ( เขต A , B และ B ผสม ) ได้ถูกผลิตด้วยเลนส์™ . เมื่อฝากเช่นองค์ประกอบไล่ได้ใช้ประโยชน์ในสองวิธี ประการแรก การไล่สีแบบไบนารี ( ขึ้นอยู่กับ TI สิบห้าและระบบ xmo Ti ) ได้รับความร้อนรักษาช่วยให้ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางประวัติศาสตร์ ( เช่นองค์ประกอบของเฟสและสัดส่วนปริมาตร ) ที่จะสํารวจ โครงข่ายประสาทเทียมได้ถูกใช้เพื่อช่วยในการเสริมสร้างกลไกในระบบเหล่านี้โลหะผสมไทเทเนียมไบนารี ประการที่สองขั้นตอนดิจิตอลในองค์ประกอบได้รับความใน Ti xal yv ระบบ ดังนั้นโลหะผสมองค์ประกอบในละแวก ti-6al-4v ส่วนใหญ่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ไทเทเนียมอัลลอยด์ ได้สำรวจ ผลของสิ่งนี้มีให้สำหรับการตรวจสอบขององค์ประกอบของโครงสร้างจุลภาคสมบัติความสัมพันธ์ใน ti-6-4 ตามระบบ