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基于生物三维打印的体外药筛模型构建

电加工与模具 2024年第2期 56-59,66页

作者：胡晨钰君盖可徐才哲周玉杰张磊北京市心肺血管疾病研究所北京100011 清华大学机械工程系生物制造中心北京100084 首都医科大学附属北京安贞医院老年心血管病中心北京100011 生物制造与快速成形技术北京市重点实验室北京100084

以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细... 详细信息

以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细胞特异性蛋白的表达,在功能上与空白对照组及二维细胞组进行对比。结果表明,相较于空白组及二维细胞培养组,打印完成的体外药筛模型弹性模量稳定,内部形成适合细胞生长的多孔结构,证明具有较好的生物相容性与结构稳定性,对于胰岛素分子的筛选中有着显著优势。

关键词：生物三维打印血脑屏障药筛模型渗透性

激光焊接及焊后热处理K439B合金的显微组织与力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 905-917页

作者：李郑张振林吴爱萍张明军康举刘瞿赵玥陈晶阳清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进材料加工技术教育部重点实验室北京100084 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 北京石油化工学院北京能源工程先进连接技术高等学校工程研究中心北京102617

对应用于发动机涡轮上的新型镍基合金K439B进行激光焊接实验,研究焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。半定量分析结果表明,热处理后接头各区域γ′相均发生长大,一次γ′相和二次γ′相半径分别约为25和150 nm。力学性能测试结... 详细信息

对应用于发动机涡轮上的新型镍基合金K439B进行激光焊接实验,研究焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。半定量分析结果表明,热处理后接头各区域γ′相均发生长大,一次γ′相和二次γ′相半径分别约为25和150 nm。力学性能测试结果表明,焊后热处理可使焊缝区硬度提高约HV 100,由γ′相提供的临界恢复剪应力从4.8 MPa提高到92 MPa;另一方面,热处理后接头的抗拉强度和屈服强度与母材的相当,大量碳化物的存在导致接头在拉伸过程中优先断裂于母材处。

关键词：镍基高温合金激光焊接 γ'相碳化物显微组织力学性能

选区激光熔化制备HastelloyX合金耐腐蚀性能研究

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表面技术 2024年第6期53卷 67-79页

作者：邢玉涵尹瀛月张建华岳晓明山东大学机械工程学院济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室机械工程国家级实验教学示范中心济南250061

目的研究低电流密度下电化学加工过程中选区激光熔化(SLM)制备HastelloyX合金微观组织结构对其耐腐蚀特性的影响,为抑制低电流密度条件下电化学加工HastelloyX合金表面杂散腐蚀奠定理论基础。方法利用配备有电子背散射衍射系统的扫描电... 详细信息

目的研究低电流密度下电化学加工过程中选区激光熔化(SLM)制备HastelloyX合金微观组织结构对其耐腐蚀特性的影响,为抑制低电流密度条件下电化学加工HastelloyX合金表面杂散腐蚀奠定理论基础。方法利用配备有电子背散射衍射系统的扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪研究SLM制备和锻造成形的Hastelloy X合金微观结构的差异,对比开路电位和极化曲线的测量结果,确定低电流密度下的ECM最优工艺参数,分析2种成形工艺制备HastelloyX合金动电位极化曲线中的关键电化学参数,获得低电流密度下ECM过程中微观组织特征对SLM制备和锻造HastelloyX合金耐蚀性能的影响规律。结果与商用锻造HastelloyX合金相比,SLM制备HastelloyX合金具有精细的晶粒尺寸以及更小的再结晶比例,锻造HastelloyX合金晶界和晶内析出了大量弥散分布的M_(23)C_(6)型碳化物。在优化的工艺参数条件下,SLM制备Hastelloy X合金在36℃的10%(质量分数)NaNO_(3)电解液中具有较小的自腐蚀电流密度(2.01×10^(-6)A/cm^(2))和钝化电流密度(3.01×10^(-5)A/cm^(2))。结论SLM制备HastelloyX合金在电化学加工过程中具有较高的耐腐蚀性能,能有效抑制杂散腐蚀现象,进而达到提高加工精度的目的。通过分析微观组织对SLM制备Hastelloy X合金耐腐蚀特性的影响规律,为电化学加工过程中抑制镍基高温合金的杂散腐蚀现象奠定了基础。

关键词：选区激光熔化电化学加工 HastelloyX合金微观结构电化学行为

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低温冰型快速成形技术中喷射技术研究

中国机械工程 2002年第13期13卷 1128-1130页

作者：冯超颜永年张人佶清华大学机械工程系激光快速成形中心清华大学机械工程系

低温冰型快速成形技术是一种基于喷射成形的快速成形工艺 ,喷射技术是其工艺关键。在工艺的开发和研究中 ,先后采用了连续喷射和离散喷射 2种方式的喷头 ,总结了实验当中 2种喷射方式在出流阈值、流量、稳定性、精密性、响应灵敏度等方... 详细信息

低温冰型快速成形技术是一种基于喷射成形的快速成形工艺 ,喷射技术是其工艺关键。在工艺的开发和研究中 ,先后采用了连续喷射和离散喷射 2种方式的喷头 ,总结了实验当中 2种喷射方式在出流阈值、流量、稳定性、精密性、响应灵敏度等方面表现的差异 ,从喷头结构和喷射原理两方面对 2种喷射方式的差异进行了理论分析 ,阐述了离散喷射和连续喷射 2种方式的特点 ,指出了 2种喷射方式各自的使用领域。

关键词：连续喷射离散喷射低温冰型快速成形快速成形

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压电微滴喷射装置的设计

清华大学学报（自然科学版） 2004年第8期44卷 1107-1110页

作者：魏大忠张人佶吴任东周浩颖清华大学机械工程系激光快速成形中心北京100084

基于微滴喷射的快速制造技术是快速成形发展的重要方向之一,压电微滴喷射装置是其核心技术。该文建立了典型的压电微滴喷射装置模型,通过对腔体内部流体运动的简化,推导出形成微滴喷射的两个数学判据。在此基础上,提出了压电驱动器和腔... 详细信息

基于微滴喷射的快速制造技术是快速成形发展的重要方向之一,压电微滴喷射装置是其核心技术。该文建立了典型的压电微滴喷射装置模型,通过对腔体内部流体运动的简化,推导出形成微滴喷射的两个数学判据。在此基础上,提出了压电驱动器和腔体结构的设计方法,包括压电驱动器形式和材料的选择,压电驱动器变形量和工作频率的计算,研究了电源参数对喷射效果的影响。根据此方法设计的压电微滴喷射装置能实现黏度范围在0～100mPa.s内流体的可控离散喷射,喷射频率为0.4～1kHz,喷孔直径最小为0.08mm。

关键词：工艺设计快速成形微滴喷射

激光快速直接制造W/Ni合金太空望远镜准直器

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中国激光 2004年第4期31卷 482-486页

作者：钟敏霖杨林刘文今张红军孙鸿卿清华大学机械工程系激光加工与快速成型研究中心北京100084

激光直接制造技术 (LDM)是基于快速成形和激光熔覆技术而发展起来的直接快速柔性制造先进技术 ,尤其适用于传统方法难以制造的特种材料或特殊形状金属零件。基于太空望远镜准直器特定的形状和材料要求 ,运用层叠激光熔覆直接制造方法 ,... 详细信息

激光直接制造技术 (LDM)是基于快速成形和激光熔覆技术而发展起来的直接快速柔性制造先进技术 ,尤其适用于传统方法难以制造的特种材料或特殊形状金属零件。基于太空望远镜准直器特定的形状和材料要求 ,运用层叠激光熔覆直接制造方法 ,研究了W和W/Ni合金的多道熔覆特性、微观组织和激光直接制造过程的稳定性。研究表明 ,W和W90Ni10多层激光熔覆时后续熔覆层的宽度会越来越窄 ,最终形成三角形截面 ;而W6 0Ni4 0和W4 5Ni5 5合金具有良好的成形效果。采用激光功率 2 0 0 0W ,光束直径 3mm ,扫描速度 0 3m/min ,送粉速度 8g/min的优化工艺参数 ,直接制造出高度为 30 7mm ,直径为 191mm ,壁厚为 3mm ,平行度不低于 2 / 10 0 0的圆柱状W6 0Ni4 0准直器 ,未出现裂纹和明显的气孔。结果表明激光直接制造技术可以制造出高质量的传统方法难以制造的特殊材料和形状的金属零件。

关键词：激光技术激光直接制造 W/Ni合金准直器

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集成控制高精度微型三路送粉系统研制

应用激光 2005年第1期25卷 9-12页

作者：杨林钟敏霖刘文今黄婷张红军清华大学机械工程系激光加工与快速成形中心北京100084

研制了一种集成控制的高精度微型三路送粉系统。该系统由一套驱动电路统一控制,由三个独立的送粉单元构成,可以同时按照不同的配比送三种粉末用于梯度材料的激光熔覆和金属零件的激光直接制造。为了满足集成控制的要求,该系统具有很好... 详细信息

研制了一种集成控制的高精度微型三路送粉系统。该系统由一套驱动电路统一控制,由三个独立的送粉单元构成,可以同时按照不同的配比送三种粉末用于梯度材料的激光熔覆和金属零件的激光直接制造。为了满足集成控制的要求,该系统具有很好的开放型,三路送粉量既可以由人工控制也可以由计算机编程设定,且在加工过程中可以随时调节,最大误差不超过0.1g/min。由于采用了微型化的结构设计以及铝合金和有机玻璃等材料加工,整个系统体积小,重量轻,可以直接装配在喷嘴上方,从而有效地缩短了送粉路径,提高了粉末控制的响应速度。

关键词：送粉激光熔覆铝合金金属零件高精度材料加工梯度材料重量轻微型体积小

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分层实体制造过程中热压温度场实时模拟研究

中国机械工程 2002年第15期13卷 1306-1310页

作者：郭永红颜永年高洪涛闫旭日清华大学机械工程系北京市100084 清华大学机械工程系机械电子研究所清华大学机械工程系激光快速成形中心

分层实体制造 ( slicing solid manufacturing,SSM)采用逐层叠加的方法加工出所需零件。但加工过程中由于温度和应力的影响 ,零件有时会产生翘曲和变形 ,特别是零件尺寸较大时尤为明显。对 SSM加工过程中零件的温度场进行了实时模拟的研... 详细信息

分层实体制造 ( slicing solid manufacturing,SSM)采用逐层叠加的方法加工出所需零件。但加工过程中由于温度和应力的影响 ,零件有时会产生翘曲和变形 ,特别是零件尺寸较大时尤为明显。对 SSM加工过程中零件的温度场进行了实时模拟的研究 ,建立了数学模型 ,编程实现并得到了零件温度场的变化情况。所开发的软件可以用于 SSM工艺制造中温度场的实时模拟。该软件可以计算原型各点温度变化的历程。

关键词：分层实体制造温度场模拟热压

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PCM工艺中喷射过程的研究

中国机械工程 2002年第23期13卷 2001-2004页

作者：徐丹颜永年杨伟东清华大学机械工程系激光快速成形中心北京市100084 清华大学机械工程系机械电子研究所

以提高造型精度、减小凝聚单元体的尺寸为目的 ,分析了喷射过程的影响因素。论述了喷头的工作原理 ,并对喷头的设计进行了量化研究。针对液体在颗粒空隙中渗透的非稳态过程进行了数学分析与建模 ,研究了射流的结构和速度分布 ,给出了射... 详细信息

以提高造型精度、减小凝聚单元体的尺寸为目的 ,分析了喷射过程的影响因素。论述了喷头的工作原理 ,并对喷头的设计进行了量化研究。针对液体在颗粒空隙中渗透的非稳态过程进行了数学分析与建模 ,研究了射流的结构和速度分布 ,给出了射流飞行的最优距离。对喷射过程中的滞后现象进行了详细分析 ,解决了喷头启闭控制与扫描运动的匹配问题 ,提高了平面内扫描喷射的几何准确性。

关键词：喷射过程凝聚单元体喷头渗透过程匹配控制无模铸型制造