Разработка способов постобработки сетчатых металлических метаматериалов, полученных электронно-лучевым плавлением

В данной работе была произведена разработка способов постобработки сетчатых металлических метаматериалов трижды периодических поверхностей минимальных энергий типа “гироид” , изготовленных с помощью электронно-лучевого плавления из титанового сплава Ti-6Al-4V. В качестве применяемых методов постобработки были выбраны пескоструйная обработка, ультразвуковое воздействие и химическое травление. Было исследовано влияния данных методов на микроструктуру, морфологию поверхности, механические свойства и топологию структуры.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 17
1.1 Аддитивные технологии…………………………………………………………………… 20
1.2 Электронно-лучевое плавление ………………………………………………………… 21
1.3 Требования к сетчатым материалам …………………………………………………. 23
1.4 Метаматериалы ……………………………………………………………………………….. 25
2 Материалы и методы …………………………………………………………………………….. 41
2.1 Получение образцов…………………………………………………………………………. 41
2.2 Методы постобработки ……………………………………………………………………. 42
2.2.1 Пескоструйная постобработка …………………………………………………….. 42
2.2.2 Химическое травление ……………………………………………………………….. 43
2.2.3 Ультразвуковое воздействие ………………………………………………………. 45
2.3 Методы исследования………………………………………………………………………. 47
2.3.1 Сканирующая электронная микроскопия ……………………………………. 47
2.3.2 Компьютерная томография …………………………………………………………. 49
2.4 Механические испытания ………………………………………………………………… 50
3 Результаты…………………………………………………………………………………………….. 51
3.1 Этап постобработки …………………………………………………………………………. 51
3.1.1 Пескоструйная обработка …………………………………………………………… 51
3.1.2 Ультразвуковое воздействие ………………………………………………………. 51
3.1.3 Химическое травление ……………………………………………………………….. 52
3.2 Сканирующая электронная микроскопия………………………………………….. 52
3.2.1 Морфология поверхности ……………………………………………………….. 52
3.2.2 Изучение микроструктуры………………………………………………………….. 55
3.3 Компьютерная томография ………………………………………………………………. 58
3.4 Механические испытания ………………………………………………………………… 62
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 70
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность …………………………………. 72
и ресурсосбережение ……………………………………………………………………………….. 72
4.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………….. 73
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследований ……………… 73
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………… 73
4.3 SWOT-анализ…………………………………………………………………………………… 74
4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации……………………………… 79
4.4.1 Инициация проекта …………………………………………………………………….. 81
4.4.2 Организационная структура проекта …………………………………………… 82
4.5 Планирование управления научно-техническим проектом ……………….. 83
4.6 Бюджет научного исследования ……………………………………………………….. 85
4.7 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ . 86
4.8. Основная заработная плата ……………………………………………………………… 86
4.9 Дополнительная заработная плата научно-производственного персонала89
4.10 Отчисления на социальные нужды …………………………………………………. 90
4.11 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 90
4.12 Организационная структура проекта ………………………………………………. 91
4.13 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования …………………… 92
4.14 Динамические методы экономической оценки инвестиций …………….. 92
4.15 Чистая текущая стоимость (NPV) …………………………………………………… 93
4.16 Дисконтированный срок окупаемости…………………………………………….. 94
4.17 Внутренняя ставка доходности (IRR) ……………………………………………… 95
4.18 Индекс доходности (рентабельности) инвестиций (PI) ……………………. 97
4.19 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………… 97
4.20 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………… 98
Вывод по разделу ………………………………………………………………………………… 101
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 103
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …. 104
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства …………………………………………………… 104
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя …………………………………………………………………………………… 105
5.2 Производственная безопасность …………………………………………………….. 107
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов …………………………… 108
5.2.2 Анализ опасных факторов ………………………………………………………… 115
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………… 118
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 119
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований …………………………………………………………………. 119
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………… 120
Выводы по разделу ……………………………………………………………………………… 122
Используемая литература ……………………………………………………………………….. 123
2. Materials and methods ………………………………………………………………………….. 131
2.1 Obtaining samples ……………………………………………………………………………. 131
2.2 Post-processing methods …………………………………………………………………… 132
2.2.1 Sandblasting post-processing ……………………………………………………….. 132
2.2.2 Chemical etching ……………………………………………………………………….. 133
2.2.3 Ultrasonic vibration ……………………………………………………………………. 134
2.3 Research methods ……………………………………………………………………………. 135
2.3.1 Scanning Electron Microscopy …………………………………………………….. 135
2.3.2 Computed tomography ……………………………………………………………….. 137
2.4 Mechanical tests ………………………………………………………………………………. 138