Dankie dat jy Nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat jy gebruik het beperkte ondersteuning vir CSS. Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer afskakel). Intussen, om volgehoue ​​ondersteuning te verseker, sal ons die werf sonder stilering en JavaScript vertoon.
'n Nuwe meganisme gebaseer op selektiewe lasersmelting om die mikrostruktuur van produkte in die vervaardigingsproses te beheer, word voorgestel.Die meganisme maak staat op die opwekking van hoë-intensiteit ultrasoniese golwe in die gesmelte swembad deur komplekse intensiteit-gemoduleerde laserbestraling.Eksperimentele studies en numeriese simulasies toon dat hierdie beheermeganisme tegnies haalbaar is en effektief selektief in die ontwerp van smeltmasjien geïntegreer kan word.
Additiewe vervaardiging (AM) van kompleks-vormige dele het aansienlik gegroei in die afgelope dekades. Maar, ten spyte van die verskeidenheid van additiewe vervaardiging prosesse, insluitend selektiewe laser smelt (SLM)1,2,3, direkte laser metaal afsetting4,5,6, elektronstraal smelt7,8 en ander9,10, die Onderdele kan hoofsaaklik geassosieer word met die kenmerk van die hoë vorming van vaste stof. rmale gradiënte, hoë verkoelingstempo's en die kompleksiteit van verhittingsiklusse in smelt- en hersmeltingsmateriale11, wat lei tot epitaksiale korrelgroei en beduidende porositeit12,13.Die resultate toon dat dit nodig is om termiese gradiënte, verkoelingstempo's en legeringssamestelling te beheer, of om addisionele fisiese skokke toe te pas deur eksterne velde van verskeie eienskappe (bv. ultraklank) om fyn gelykvormige korrelstrukture te bereik.
Talle publikasies is gemoeid met die effek van vibrasiebehandeling op die stollingsproses in konvensionele gietprosesse14,15. Die toepassing van 'n eksterne veld op grootmaatsmeltings lewer egter nie die gewenste materiaalmikrostruktuur nie.As die volume van die vloeistoffase klein is, verander die situasie dramaties.In hierdie geval beïnvloed die eksterne veld die stollingseffek aansienlik,18 elektromagnetiese1effek,1 intense1991 elektromagnetiese veld,18 is in ag geneem. ,20,21,22,23,24,25,26,27, boogroer28 en ossillasie29, gepulseerde plasmaboë30,31 en ander metodes32 . Heg aan die substraat deur 'n eksterne hoë-intensiteit ultraklankbron (teen 20 kHz) te gebruik (teen 20 kHz). temperatuurgradiënt en ultraklankverbetering om nuwe kristalliete deur middel van kavitasie te genereer.
In hierdie werk het ons die moontlikheid ondersoek om die korrelstruktuur van austenitiese vlekvrye staal te verander deur die gesmelte poel te sonikerer met klankgolwe wat deur die smeltlaser self gegenereer word. Die intensiteitsmodulasie van die laserstraling wat op die ligabsorberende medium inval, lei tot die opwekking van ultrasoniese golwe, wat die mikrostruktuur van die materiaal verander. Hierdie intensiteitsmodulasie kan maklik op die SLM-laser-eksperiment in hierdie drukker uitgevoer word. onvrye staalplate waarvan die oppervlaktes aan intensiteit-gemoduleerde laserstraling blootgestel is. Tegnies word dus laser-oppervlakbehandeling gedoen. As so 'n laserbehandeling egter op die oppervlak van elke laag uitgevoer word, tydens laag-vir-laag opbou, word effekte op die hele volume of op geselekteerde dele van die volume verkry. Met ander woorde, as die deel gekonstrueer is oppervlakbehandeling laag vir laag, is die laser-volume gelykstaande laag vir laag.
Terwyl in ultrasoniese horing-gebaseerde ultrasoniese terapie, word die ultrasoniese energie van die staande klankgolf deur die komponent versprei, terwyl die laser-geïnduseerde ultrasoniese intensiteit hoogs gekonsentreer is naby die punt waar die laserstraling geabsorbeer word. Die gebruik van 'n sonotrode in 'n SLM poeierbedfusiemasjien is ingewikkeld omdat die boonste oppervlak van die poeierbedding geen meganiese spanning op die poeierstasie moet bly nie, moet daar geen meganiese spanning op die poeierbed bly nie. oppervlak van die onderdeel.Daarom is die akoestiese spanning naby aan nul en het die deeltjiesnelheid 'n maksimum amplitude oor die hele boonste oppervlak van die onderdeel. Die klankdruk binne die hele gesmelte poel kan nie 0.1% van die maksimum druk wat deur die sweiskop gegenereer word oorskry nie, want die golflengte van ultrasoniese golwe met 'n frekwensie van 20 kHz is die \inless steel in die\inless steel in de\inless steel in. th is gewoonlik minder as \(\sim 0.3~\text {mm}\).Daarom kan die effek van ultraklank op kavitasie klein wees.
Daar moet kennis geneem word dat die gebruik van intensiteit-gemoduleerde laserstraling in direkte lasermetaalafsetting 'n aktiewe gebied van navorsing is35,36,37,38.
Die termiese effek van laserstraling wat op die medium inval is die basis vir byna alle lasertegnieke 39, 40 vir materiaalverwerking, soos sny41, sweis, verharding, boor42, oppervlakskoonmaak, oppervlaklegering, oppervlakpolering43, ens.
Daar moet kennis geneem word dat enige nie-stasionêre aksie op die medium, insluitende laseraksie op die absorberende medium, die opwekking van akoestiese golwe daarin met min of meer doeltreffendheid tot gevolg het.Aanvanklik was die hooffokus op die laseropwekking van golwe in vloeistowwe en die verskeie termiese opwekkingsmeganismes van klank (termiese uitsetting, verdamping, kontraksieverandering, ens4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4). s50, 51, 52 verskaf teoretiese ontledings van hierdie proses en die moontlike praktiese toepassings daarvan.
Hierdie kwessies is vervolgens by verskeie konferensies bespreek, en laseropwekking van ultraklank het toepassings in beide industriële toepassings van lasertegnologie53 en medisyne54.Daarom kan in ag geneem word dat die basiese konsep van die proses waardeur gepulseerde laserlig op 'n absorberende medium inwerk, vasgestel is.Laser-ultrasoniese inspeksie word gebruik vir defekopsporing van SLM-5man.
Die effek van laser-gegenereerde skokgolwe op materiale is die basis van laserskokpeening57,58,59, wat ook gebruik word vir die oppervlakbehandeling van additief vervaardigde dele60. Laserskokversterking is egter die doeltreffendste op nanosekonde laserpulse en meganies gelaaide oppervlaktes (bv. met 'n laag vloeistof)59 omdat meganiese druklading toeneem.
Eksperimente is uitgevoer om die moontlike effekte van verskeie fisiese velde op die mikrostruktuur van gestolde materiale te ondersoek. Die funksionele diagram van die eksperimentele opstelling word in Figuur 1 getoon. 'n Gepulste Nd:YAG vastestoflaser wat in vrylopende modus werk (pulsduur \(\tau _L \sim 150~\upmu den \text) is gebruik deur 'n laserreeks van 'n puls {s}. 'n straalverdelerplaatstelsel.Afhangende van die kombinasie van neutrale digtheidfilters, wissel die polsenergie op die teiken van \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) tot \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) . Die laserstraal wat deur die straalverdeler gereflekteer word, word gevoer na 'n simultaan-, tweefoto-reaksie- en fotodatameter (foto-reaksie- en fotoreaksiemeter). tyd wat \(1~\text {ms}\)) oorskry word gebruik om die insident na en weerkaats van die teiken te bepaal, en twee drywingsmeters (fotodiodes met kort reaksietye\(<10~\text {ns}\)) om invallende en gereflekteerde optiese drywing te bepaal. Kalorimeters en kragmeters is gekalibreer om waardes in absolute eenhede te gee deur gebruik te maak van 'n termopil-detektor X-LP Gen-2, dietec-2 en dietec-2. fokus die bundel op die teiken met behulp van 'n lens (Antirefleksie-bedekking by \(1.06 \upmu \text {m}\), brandpuntsafstand \(160~\text {mm}\)) en 'n straalmiddel by die teikenoppervlak 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Funksionele skematiese diagram van die eksperimentele opstelling: 1—laser;2—laserstraal;3-neutrale digtheid filter;4—gesinchroniseerde fotodiode;5—balkverdeler;6—diafragma;7—kalorimeter van invallende straal;8 – kalorimeter van gereflekteerde straal;9 – invallende straalkragmeter;10 – gereflekteerde straalkragmeter;11 – fokuslens;12 – spieël;13 – monster;14 – breëband piëso-elektriese omskakelaar;15 – 2D-omskakelaar;16 – posisionering van mikrobeheerder;17 – sinchronisasie-eenheid;18 – multikanaal digitale verkrygingstelsel met verskeie steekproeftempo's;19 – persoonlike rekenaar.
Ultrasoniese behandeling word soos volg uitgevoer. Die laser werk in vrylopende modus;daarom is die tydsduur van die laserpuls \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), wat bestaan ​​uit veelvuldige duurs van ongeveer \(1.5~\upmu \text {s } \) elk. Die tydelike vorm van die laserpuls en sy spektrum bestaan ​​uit 'n lae-frekwensie-omhulsel van 'n gemiddelde frekwensie en 'n hoë frekwensie en 'n hoë frekwensie van die teks en 'n hoë frekwensie,\ MH }\), soos getoon in Figuur 2.- Die frekwensie-omhulsel verskaf die verhitting en daaropvolgende smelt en verdamping van die materiaal, terwyl die hoëfrekwensie-komponent die ultrasoniese vibrasies verskaf as gevolg van die foto-akoestiese effek. Die golfvorm van die ultrasoniese puls wat deur die laser gegenereer word, word hoofsaaklik bepaal deur die tydsvorm van die laserpulsintensiteit.Dit is van \(7~\text {kHz}\) na \ (2~\text {MHz}\), en die middelfrekwensie is \(~ 0.7~\text {MHz}\). Akoestiese pulse as gevolg van die foto-akoestiese effek is opgeneem deur gebruik te maak van breëband piëso-elektriese omskakelaars wat gemaak is van polivinielideen-gespekteerde fluoried-vorm in die vorm van die fluoried-vorm. die laserpulse is tipies van 'n vrylopende moduslaser.
Temporale verspreiding van laserpulsintensiteit (a) en spoed van klank by die agteroppervlak van die monster (b), spektra van laserpuls (c) en ultrasoniese pols (d) was gemiddeld oor 300 laserpulse (rooi kromme) vir 'n enkele laserpuls (blou kromme).
Ons kan die lae-frekwensie- en hoëfrekwensie-komponente van die akoestiese behandeling wat ooreenstem met onderskeidelik die lae-frekwensie-omhulsel van die laserpuls en die hoëfrekwensiemodulasie, duidelik onderskei. Die golflengtes van die akoestiese golwe wat deur die laserpulsomhulsel gegenereer word, oorskry \(40~\text {cm}\);daarom word die hoofeffek van die breëband hoëfrekwensiekomponente van die akoestiese sein op die mikrostruktuur verwag.
Die fisiese prosesse in SLM is kompleks en vind gelyktydig plaas op verskillende ruimtelike en tydelike skale.Daarom is multiskaalmetodes die mees geskikte vir teoretiese ontleding van SLM.Wiskundige modelle behoort aanvanklik multifisies te wees.Die meganika en termofisika van 'n multifase medium "vaste-vloeistofsmelt" wat in wisselwerking met 'n inerte gasatmosfeer in is, kan dan beskryf word as effektiewe gasatmosfeer SLM volg. s.
Verhittings- en afkoeltempo's tot \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ as gevolg van gelokaliseerde laserbestraling met drywingsdigthede tot \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Die smelt-stollingsiklus duur tussen 1 en \(10~\text {ms}\), wat bydra tot die vinnige stolling van die smeltsone tydens afkoeling.
Vinnige verhitting van die monsteroppervlak lei tot die vorming van hoë termo-elastiese spannings in die oppervlaklaag.Voldoende (tot 20%) gedeelte van die poeierlaag word sterk verdamp63, wat 'n addisionele druklas op die oppervlak tot gevolg het in reaksie op laserablasie. Gevolglik verwring die geïnduseerde spanning aansienlik die deelondersteuningsgeometrie en die pulserende element se hitte-geometrie. uitgloeiing lei tot die opwekking van ultrasoniese spanningsgolwe wat vanaf die oppervlak na die substraat voortplant. Ten einde akkurate kwantitatiewe data oor die plaaslike spanning en vervormingsverspreiding te verkry, word 'n mesoskopiese simulasie van die elastiese vervormingsprobleem wat aan hitte en massa-oordrag gekonjugeer is, uitgevoer.
Die beheervergelykings van die model sluit in (1) onstabiele hitte-oordragvergelykings waar termiese geleidingsvermoë afhanklik is van fasetoestand (poeier, smelt, polikristallyn) en temperatuur, (2) fluktuasies in elastiese vervorming na kontinuumablasie en termo-elastiese uitsettingsvergelyking. Die grenswaardeprobleem word bepaal deur gedefinieerde eksperimentele vloei en koelvloeistof. verdampingsvloed.Die massa-vloed word gedefinieer op grond van die berekening van die versadigde dampdruk van die verdampende materiaal.Die elastoplastiese spanning-vervorming-verwantskap word gebruik waar die termo-elastiese spanning eweredig is aan die temperatuurverskil.Vir nominale drywing \(300~\text {W}\), frekwensie \(10^5~\text) \(10^5~\text) \(10^5~\text), {H {m}\ ) van die effektiewe balkdiameter.
Figuur 3 toon die resultate van numeriese simulasie van die gesmelte sone deur gebruik te maak van 'n makroskopiese wiskundige model. Die deursnee van die samesmeltingsone is \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) radius) en \(40~\upmu \text {m}\) toon dat die simulasie-resultate \~ plaaslik is met \~ tydstemperatuur (0-teks) die diepte van die oppervlak (K) }\) as gevolg van die hoë intermitterende faktor van die polsmodulasie. Die verhitting \(V_h\) en verkoeling \(V_c\)-tempo's is onderskeidelik in die orde van \(10^7\) en \(10^6~\text {K}/\text {s}\). Hierdie waardes stem goed ooreen met ons vorige ontledingsvolgorde (V_)\ (V_)\de. oorverhitting van die oppervlaklaag, waar termiese geleiding na die substraat onvoldoende is om die hitte te verwyder.Daarom, by \(t=26~\upmu \text {s}\) bereik die oppervlaktemperatuur so hoog as \(4800~\text {K}\). Sterk verdamping van die materiaal kan veroorsaak dat die monster oormatige druk afskilfer en onderwerp word aan oormatige druk.
Numeriese simulasieresultate van smeltsone van enkellaserpulsuitgloeiing op 316L monsterplaat.Die tyd vanaf die begin van die puls tot die diepte van die gesmelte poel wat die maksimum waarde bereik is \(180~\upmu\text {s}\).Die isoterm\(T = T_L = 1723~(\teks verteenwoordig die vloeistof {K}\) ) stem ooreen met die vloeispanning bereken as 'n funksie van temperatuur in die volgende afdeling.Daarom, in die domein tussen die twee isoliene (isoterme\(T=T_L\) en isobare\(\sigma =\sigma _V(T)\)), word die vaste fase aan sterk meganiese ladings onderwerp, wat tot veranderinge in die mikrostruktuur kan lei.
Hierdie effek word verder verduidelik in Figuur 4a, waar die drukvlak in die gesmelte sone geplot word as 'n funksie van tyd en afstand vanaf die oppervlak.Eerstens hou die drukgedrag verband met die modulasie van die laserpulsintensiteit wat in Figuur 2 hierbo beskryf word. 'n Maksimum druk \text{s}\) van ongeveer \(10~\text {MPa}\) is waargeneem by ongeveer die fluctu, die plaaslike druk, (mu = 2) by ongeveer fluctu). beheerpunt het dieselfde ossillasie-eienskappe as die frekwensie van \(500~\text {kHz}\). Dit beteken dat ultrasoniese drukgolwe op die oppervlak gegenereer word en dan in die substraat voortplant.
Die berekende eienskappe van die vervormingsone naby die smeltsone word in Fig. 4b getoon. Laser ablasie en termo-elastiese spanning genereer elastiese vervormingsgolwe wat in die substraat voortplant.Soos uit die figuur gesien kan word, is daar twee stadiums van spanningsvorming.Gedurende die eerste fase van \(t < 40~\upmu \text a\text{s\} modusse met \texta {s}) soortgelyk aan die oppervlakdruk.Hierdie spanning vind plaas as gevolg van laserablasie, en geen termo-elastiese spanning is in die kontrolepunte waargeneem nie omdat die aanvanklike hitte-geaffekteerde sone te klein was.Wanneer hitte in die substraat versprei word, genereer die beheerpunt hoë termo-elastiese spanning bo \(40~\text {MPa}\).
Die verkrygde gemoduleerde spanningsvlakke het 'n beduidende impak op die vastestof-vloeistof-koppelvlak en kan die beheermeganisme wees wat die stollingspad beheer. Die grootte van die vervormingsone is 2 tot 3 keer groter as dié van die smeltsone.Soos getoon in Figuur 3, word die ligging van die smelt-isoterm en die spanningsvlak gelyk aan die vloeispanning vergelyk met die effektiewe meganiese en gepulseerde meganiese laserareas. tussen 300 en \(800~\upmu \text {m}\) afhangende van die oombliklike tyd.
Daarom lei die komplekse modulasie van die gepulseerde laser uitgloeiing tot die ultrasoniese effek. Die mikrostruktuur seleksie-weg is anders as dit vergelyk word met die SLM sonder ultrasoniese laai. Vervormde onstabiele streke lei tot periodieke siklusse van kompressie en strek in die vaste fase. Dus, die vorming van nuwe graangrense en subkorrelgrense word vir die mikrostruktuur wat hieronder verkry word, veranderbaar, kan die mikrostruktuur wat hieronder verkry word. gevolgtrekkings verskaf die moontlikheid om 'n pulsmodulasie-geïnduseerde ultraklank-gedrewe SLM-prototipe te ontwerp.In hierdie geval kan die piëso-elektriese induktor 26 wat elders gebruik word, uitgesluit word.
(a) Druk as 'n funksie van tyd, bereken op verskillende afstande vanaf die oppervlak 0, 20 en \(40~\upmu \text {m}\) langs die simmetrie-as.(b) Tydafhanklike Von Mises-spanning bereken in 'n soliede matriks op afstande 70, 120 en \(170~\upmu) vanaf die monsteroppervlak.
Eksperimente is uitgevoer op AISI 321H vlekvrye staalplate met afmetings \(20\maal 20\maal 5~\teks {mm}\). Na elke laserpuls beweeg die plaat \(50~\upmu \text {m}\), en die laserstraal middellyf op die teikenoppervlak is ongeveer \(100~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~langs die spoor word langs die \texte re na vyf uitgevoer). smelting van die verwerkte materiaal vir graanverfyning.In alle gevalle is die hergesmolten sone gesoniceer, afhangende van die ossillerende komponent van die laserstraling.Dit lei tot 'n meer as 5-voudige vermindering in gemiddelde korreloppervlakte.Figuur 5 wys hoe die mikrostruktuur van die lasergesmelte streek verander met die aantal daaropvolgende hersmeltsiklusse (passe).
Subplotte (a,d,g,j) en (b,e,h,k) – mikrostruktuur van laser gesmelte streke, subplotte (c,f,i,l) – area verspreiding van gekleurde korrels.Skakering verteenwoordig die deeltjies wat gebruik word om die histogram te bereken.Kleure stem ooreen met korrelstreke (sien die kleurbalk aan die bokant van die histogram. Subplotte (ac) stem ooreen met onbehandelde vlekvrye staal, en subplotte (df), (gi), (jl) stem ooreen met 1, 3 en 5 hersmeltings.
Aangesien die laserpulsenergie nie tussen opvolgende passe verander nie, is die diepte van die gesmelte sone dieselfde. Dus "dek" die daaropvolgende kanaal die vorige een heeltemal. Die histogram toon egter dat die gemiddelde en mediaan korreloppervlakte afneem met toenemende aantal passe. Dit kan daarop dui dat die laser op die substraat inwerk eerder as die smelt.
Korrelverfyning kan veroorsaak word deur vinnige afkoeling van die gesmelte poel65. Nog 'n stel eksperimente is uitgevoer waarin die oppervlaktes van vlekvrye staalplate (321H en 316L) blootgestel is aan deurlopende golflaserbestraling in die atmosfeer (Fig. 6) en vakuum (Fig. 7). Die gemiddelde laserkrag (300 W en dep) is na aan die 100 W en dep-eksperiment. die Nd:YAG laser in vrylopende modus. 'n tipiese kolomstruktuur is egter waargeneem.
Mikrostruktuur van die lasergesmelte gebied van 'n deurlopende golflaser (300 W konstante krag, 200 mm/s skandeerspoed, AISI 321H vlekvrye staal).
(a) Mikrostruktuur en (b) elektron-terugstrooi-diffraksiebeelde van die lasergesmelte gebied in vakuum met 'n deurlopende golflaser (100 W konstante drywing, 200 mm/s skandeerspoed, AISI 316L vlekvrye staal)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Daarom word dit duidelik getoon dat die komplekse modulasie van die laserpulsintensiteit 'n beduidende effek op die gevolglike mikrostruktuur het. Ons glo dat hierdie effek meganies van aard is en plaasvind as gevolg van die opwekking van ultrasoniese vibrasies wat voortplant vanaf die bestraalde oppervlak van die smelt diep in die monster. Soortgelyke resultate is verkry in 13, 26, 34, 6, 6, 6, 6, 6 en 6. intensiteit ultraklank in verskeie materiale insluitend Ti-6Al-4V allooi 26 en vlekvrye staal 34 die resultaat van. Die moontlike meganisme word soos volg gespekuleer. Intense ultraklank kan akoestiese kavitasie veroorsaak, soos gedemonstreer in ultravinnige in situ sinchrotron X-straalbeelding. Die ineenstorting van die kavitasie borrels op hul beurt genereer skokgolwe, \~0; )69.Sulke skokgolwe kan sterk genoeg wees om die vorming van soliede-fase kerne van kritieke grootte in grootmaat vloeistowwe te bevorder, wat die tipiese kolomvormige korrelstruktuur van laag-vir-laag bymiddelvervaardiging ontwrig.
Hier stel ons 'n ander meganisme voor wat verantwoordelik is vir strukturele modifikasie deur intense sonikasie. Onmiddellik na stolling is die materiaal by 'n hoë temperatuur naby aan die smeltpunt en het 'n uiters lae opbrengsspanning. Intense ultrasoniese golwe kan veroorsaak dat plastiese vloei die korrelstruktuur van die warm, net gestolde materiaal verander. Betroubare eksperimentele data is egter beskikbaar by die temperatuurafhanklike\(1~ teksafhanklike) {K}\) (sien Figuur 8). Daarom, om hierdie hipotese te toets, het ons molekulêre dinamika (MD) simulasies uitgevoer van 'n Fe-Cr-Ni samestelling soortgelyk aan AISI 316 L staal om die vloeispanningsgedrag naby die smeltpunt te evalueer. Om die vloeispanning te bereken, het ons die MD detail skuifspanning 1,7,7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7 en interaksieberekeninge, het ons die Embedded Atomic Model (EAM) van 74 gebruik. MD-simulasies is uitgevoer met behulp van LAMMPS-kodes 75,76. Besonderhede van die MD-simulasies sal elders gepubliseer word. Die MD-berekeningsresultate van opbrengsspanning as 'n funksie van temperatuur word in Fig. 8 getoon tesame met beskikbare eksperimentele data en ander evaluasies,708,78,7,8,7,8,7,8,7,8,7,8,8,8,8.
Opbrengstremming vir AISI graad 316 austenitiese vlekvrye staal en modelsamestelling versus temperatuur vir MD-simulasies.Eksperimentele metings vanaf verwysings: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81.verwys na.(f)82 is 'n empiriese model van laser-afhanklike-stremmingsmeting tydens laser-afhanklikheidstremming. facturing.Die resultate van die grootskaalse MD-simulasies in hierdie studie word aangedui as \(\vartriangleleft\) vir 'n defekvrye oneindige enkelkristal en \(\vartriangleright\) vir eindige korrels met inagneming van die gemiddelde korrelgrootte via die Hall-Petch-verhouding Dimensions\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Dit kan gesien word dat by \(T>1500~\text {K}\) die vloeispanning onder \(40~\text {MPa}\) daal. Aan die ander kant voorspel skattings dat die laser-gegenereerde ultrasoniese amplitude \(40~\text {MPa}\) oorskry (sien Fig. 4b), wat voldoende is om plastiek in die warm materiaal te laat vloei.
Die mikrostruktuurvorming van 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenitiese vlekvrye staal tydens SLM is eksperimenteel ondersoek met behulp van 'n komplekse intensiteit-gemoduleerde gepulseerde laserbron.
Korrelgrootte vermindering in die laser smelt sone is gevind as gevolg van voortdurende laser hersmelting na 1, 3 of 5 passe.
Makroskopiese modellering toon dat die geskatte grootte van die streek waar ultrasoniese vervorming die stollingsfront positief kan beïnvloed tot \(1~\text {mm}\) is.
Die mikroskopiese MD-model toon dat die opbrengssterkte van AISI 316 austenitiese vlekvrye staal aansienlik verminder word tot \(40~\text {MPa}\) naby die smeltpunt.
Die resultate wat verkry is, dui op 'n metode vir die beheer van die mikrostruktuur van materiale met behulp van komplekse gemoduleerde laserverwerking en kan dien as die basis vir die skep van nuwe modifikasies van die gepulseerde SLM-tegniek.
Liu, Y. et al. Mikrostrukturele evolusie en meganiese eienskappe van in situ TiB2/AlSi10Mg komposiete deur laser selektiewe smelting [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. Herkristallisasie graangrens ingenieurswese van laser selektiewe smelt van 316L vlekvrye staal [J].Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. In situ ontwikkeling van toebroodjie-mikrostrukture met verbeterde rekbaarheid deur laserherverhitting van lasergesmelte titaniumlegerings.wetenskap.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al.Additiewe vervaardiging van Ti-6Al-4V-onderdele deur lasermetaalafsetting (LMD): proses, mikrostruktuur en meganiese eienskappe.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Mikrostrukturele modellering van lasermetaalpoeiergerigte energieneerlegging van Alloy 718.Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al. Parametriese Neutron Bragg Edge Imaging Studie van Additief Vervaardigde Monsters Behandel deur Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Gradiëntmikrostruktuur en meganiese eienskappe van Ti-6Al-4V additief vervaardig deur elektronstraalsmelting.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).