Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per a una millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir una assistència continuada, mostrarem el lloc web sense estils ni JavaScript.
Es proposa un nou mecanisme basat en la fusió selectiva per làser per controlar la microestructura dels productes en el procés de fabricació. El mecanisme es basa en la generació d'ones ultrasòniques d'alta intensitat a la piscina fosa mitjançant una irradiació làser complexa amb intensitat modulada. Estudis experimentals i simulacions numèriques mostren que aquest mecanisme de control és tècnicament factible i es pot integrar eficaçment en el disseny de màquines modernes de fusió selectiva per làser.
La fabricació additiva (AM) de peces de formes complexes ha crescut significativament en les últimes dècades. Tanmateix, malgrat la varietat de processos de fabricació additiva, incloent-hi la fusió selectiva per làser (SLM)1,2,3, la deposició directa de metall per làser4,5,6, la fusió per feix d'electrons7,8 i altres9,10, les peces poden ser defectuoses. Això es deu principalment a les característiques específiques del procés de solidificació en bany fos associat amb gradients tèrmics elevats, altes velocitats de refredament i la complexitat dels cicles d'escalfament en la fusió i refusió del material11, que condueixen a un creixement epitaxial del gra i a una porositat significativa.12,13 va demostrar que cal controlar els gradients tèrmics, les velocitats de refredament i la composició de l'aliatge, o aplicar xocs físics addicionals mitjançant camps externs de diverses propietats, com ara els ultrasons, per aconseguir estructures de gra equiaxial fines.
Nombroses publicacions tracten l'efecte del tractament per vibració en el procés de solidificació en els processos de fosa convencionals14,15. Tanmateix, l'aplicació d'un camp extern a una massa fosa no produeix la microestructura del material desitjada. Si el volum de la fase líquida és petit, la situació canvia dràsticament. En aquest cas, el camp extern afecta significativament el procés de solidificació. S'han considerat camps sonors intensos16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, agitació d'arc28 i oscil·lació29, efectes electromagnètics durant arcs de plasma pulsats30,31 i altres mètodes32. Fixeu-ho al substrat mitjançant una font d'ultrasons externa d'alta intensitat (a 20 kHz). El refinament del gra induït per ultrasons s'atribueix a l'augment de la zona de subrefredament constitutiva a causa del gradient de temperatura reduït i la millora dels ultrasons per generar nous cristal·lits mitjançant la cavitació.
En aquest treball, hem investigat la possibilitat d'alterar l'estructura del gra dels acers inoxidables austenítics mitjançant la sonicació del bany fos amb ones sonores generades pel propi làser de fusió. La modulació de la intensitat de la radiació làser que incideix sobre el medi absorbent de la llum provoca la generació d'ones ultrasòniques, que alteren la microestructura del material. Aquesta modulació de la intensitat de la radiació làser es pot integrar fàcilment a les impressores 3D SLM existents. Els experiments d'aquest treball es van realitzar en plaques d'acer inoxidable les superfícies de les quals van ser exposades a radiació làser amb intensitat modulada. Per tant, tècnicament, es fa un tractament superficial amb làser. Tanmateix, si aquest tractament làser es realitza a la superfície de cada capa, durant l'acumulació capa per capa, s'aconsegueixen efectes sobre tot el volum o sobre parts seleccionades del volum. En altres paraules, si la peça es construeix capa per capa, el tractament superficial amb làser de cada capa és equivalent al "tractament de volum amb làser".
Mentre que en la teràpia ultrasònica basada en una trompa ultrasònica, l'energia ultrasònica de l'ona sonora estacionària es distribueix per tot el component, mentre que la intensitat ultrasònica induïda pel làser està altament concentrada prop del punt on s'absorbeix la radiació làser. L'ús d'un sonotrode en una màquina de fusió de llit de pols SLM és complicat perquè la superfície superior del llit de pols exposada a la radiació làser ha de romandre estacionària. A més, no hi ha cap tensió mecànica a la superfície superior de la peça. Per tant, la tensió acústica és propera a zero i la velocitat de les partícules té una amplitud màxima sobre tota la superfície superior de la peça. La pressió sonora dins de tota la piscina fosa no pot superar el 0,1% de la pressió màxima generada pel capçal de soldadura, perquè la longitud d'ona de les ones ultrasòniques amb una freqüència de 20 kHz en acer inoxidable és \(\sim 0.3~\text {m}\), i la profunditat sol ser inferior a \(\sim 0.3~\text {mm}\). Per tant, l'efecte dels ultrasons sobre la cavitació pot ser petit.
Cal destacar que l'ús de radiació làser d'intensitat modulada en la deposició directa de metalls per làser és una àrea activa de recerca35,36,37,38.
Els efectes tèrmics de la radiació làser incident sobre el medi són la base de gairebé totes les tècniques làser de processament de materials 39, 40, com ara el tall 41, la soldadura, l'enduriment, la perforació 42, la neteja de superfícies, l'aliatge de superfícies, el polit de superfícies 43, etc. Tecnologia de processament de materials i resultats preliminars resumits en moltes revisions i monografies 44, 45, 46.
Cal destacar que qualsevol acció no estacionària sobre el medi, inclosa l'acció làser sobre el medi absorbent, provoca l'excitació d'ones acústiques en aquest amb més o menys eficiència. Inicialment, l'atenció principal es va centrar en l'excitació làser d'ones en líquids i els diversos mecanismes d'excitació tèrmica del so (expansió tèrmica, evaporació, canvi de volum durant la transició de fase, contracció, etc.) 47, 48, 49. Nombroses monografies 50, 51, 52 proporcionen anàlisis teòriques d'aquest procés i les seves possibles aplicacions pràctiques.
Posteriorment, aquests problemes es van debatre en diverses conferències, i l'excitació làser d'ultrasons té aplicacions tant en aplicacions industrials de la tecnologia làser53 com en medicina54. Per tant, es pot considerar que s'ha establert el concepte bàsic del procés pel qual la llum làser pulsada actua sobre un medi absorbent. La inspecció ultrasònica làser s'utilitza per a la detecció de defectes de mostres fabricades amb SLM55,56.
L'efecte de les ones de xoc generades per làser sobre els materials és la base del granallat per làser57,58,59, que també s'utilitza per al tractament superficial de peces fabricades additivament60. Tanmateix, l'enfortiment per xoc làser és més eficaç en polsos làser de nanosegons i superfícies carregades mecànicament (per exemple, amb una capa de líquid)59 perquè la càrrega mecànica augmenta la pressió màxima.
Es van dur a terme experiments per investigar els possibles efectes de diversos camps físics sobre la microestructura de materials solidificats. El diagrama funcional de la configuració experimental es mostra a la Figura 1. Es va utilitzar un làser d'estat sòlid Nd:YAG pulsat que funciona en mode de funcionament lliure (durada del pols \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\)). Cada pols làser es passa a través d'una sèrie de filtres de densitat neutra i un sistema de plaques divisores de feix. Depenent de la combinació de filtres de densitat neutra, l'energia del pols a l'objectiu varia de \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) a \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). El feix làser reflectit pel divisor de feix s'alimenta a un fotodíode per a l'adquisició simultània de dades, i s'utilitzen dos calorímetres (fotodíodes amb un temps de resposta llarg superior a \(1~\text {ms}\)) per determinar l'incident i reflectit a l'objectiu, i dos mesuradors de potència (fotodíodes amb resposta curta). vegades\(<10~\text {ns}\)) per determinar la potència òptica incident i reflectida. Els calorímetres i els mesuradors de potència es van calibrar per donar valors en unitats absolutes utilitzant un detector de termopila Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 i un mirall dielèctric muntat a la ubicació de la mostra. Enfocar el feix a l'objectiu utilitzant una lent (revestiment antireflectant a \(1.06 \upmu \text {m}\), distància focal \(160~\text {mm}\)) i una cintura del feix a la superfície de l'objectiu 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Diagrama esquemàtic funcional del muntatge experimental: 1—làser; 2—feix làser; 3—filtre de densitat neutra; 4—fotodíode sincronitzat; 5—divisor de feix; 6—diafragma; 7—calorímetre del feix incident; 8–calorímetre del feix reflectit; 9–mesurador de potència del feix incident; 10–mesurador de potència del feix reflectit; 11–lent d'enfocament; 12–mirall; 13–mostra; 14–transductor piezoelèctric de banda ampla; 15–convertidor 2D; 16–microcontrolador de posicionament; 17–unitat de sincronització; 18–sistema d'adquisició digital multicanal amb diverses freqüències de mostreig; 19–ordinador personal.
El tractament per ultrasons es duu a terme de la següent manera. El làser funciona en mode de funcionament lliure; per tant, la durada del pols làser és de \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), que consisteix en múltiples durades d'aproximadament \(1.5~\upmu \text {s} \) cadascuna. La forma temporal del pols làser i el seu espectre consisteixen en una envoltant de baixa freqüència i una modulació d'alta freqüència, amb una freqüència mitjana d'aproximadament \(0.7~\text {MHz}\), com es mostra a la Figura 2. L'envoltant de freqüència proporciona l'escalfament i la posterior fusió i evaporació del material, mentre que el component d'alta freqüència proporciona les vibracions ultrasòniques a causa de l'efecte fotoacústic. La forma d'ona del pols ultrasònic generat pel làser està determinada principalment per la forma temporal de la intensitat del pols làser. És de \(7~\text {kHz}\) a \(2~\text {MHz}\), i la freqüència central és \(~ 0.7~\text {MHz}\). Els polsos acústics deguts a l'efecte fotoacústic es van enregistrar mitjançant transductors piezoelèctrics de banda ampla fets de pel·lícules de fluorur de polivinilidè. La forma d'ona enregistrada i el seu espectre es mostren a la Figura 2. Cal destacar que la forma dels polsos làser és típica d'un làser en mode de funcionament lliure.
Distribució temporal de la intensitat del pols làser (a) i la velocitat del so (b) a la superfície posterior de la mostra, els espectres (corba blava) d'un sol pols làser (c) i un pols d'ultrasons (d) promediats sobre 300 polsos làser (corba vermella).
Podem distingir clarament els components de baixa i alta freqüència del tractament acústic corresponents a l'envoltant de baixa freqüència del pols làser i a la modulació d'alta freqüència, respectivament. Les longituds d'ona de les ones acústiques generades per l'envoltant del pols làser superen els \(40~\text {cm}\); per tant, s'espera l'efecte principal dels components d'alta freqüència de banda ampla del senyal acústic sobre la microestructura.
Els processos físics en SLM són complexos i es produeixen simultàniament a diferents escales espacials i temporals. Per tant, els mètodes multiescala són els més adequats per a l'anàlisi teòrica de SLM. Els models matemàtics haurien de ser inicialment multifísics. La mecànica i la termofísica d'un medi multifàsic "fusió sòlid-líquid" que interactua amb una atmosfera de gas inert es poden descriure de manera efectiva. Les característiques de les càrregues tèrmiques dels materials en SLM són les següents.
Velocitats d'escalfament i refredament de fins a \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ a causa de la irradiació làser localitzada amb densitats de potència de fins a \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
El cicle de fusió-solidificació dura entre 1 i \(10~\text {ms}\), cosa que contribueix a la ràpida solidificació de la zona de fusió durant el refredament.
L'escalfament ràpid de la superfície de la mostra provoca la formació d'elevades tensions termoelàstiques a la capa superficial. Una porció suficient (fins a un 20%) de la capa de pols s'evapora fortament63, cosa que provoca una càrrega de pressió addicional a la superfície en resposta a l'ablació làser. En conseqüència, la deformació induïda distorsiona significativament la geometria de la peça, especialment a prop de suports i elements estructurals prims. L'alta velocitat d'escalfament en el recuit làser pulsat provoca la generació d'ones de deformació ultrasòniques que es propaguen des de la superfície fins al substrat. Per obtenir dades quantitatives precises sobre la distribució local de tensions i deformacions, es realitza una simulació mesoscòpica del problema de deformació elàstica conjugat amb la transferència de calor i massa.
Les equacions que regeixen el model inclouen (1) equacions de transferència de calor no estacionària on la conductivitat tèrmica depèn de l'estat de fase (pols, fosa, policristal·lina) i la temperatura, (2) fluctuacions en la deformació elàstica després de l'ablació contínua i l'equació d'expansió termoelàstica. El problema del valor límit es determina mitjançant condicions experimentals. El flux làser modulat es defineix a la superfície de la mostra. El refredament convectiu inclou l'intercanvi de calor conductiu i el flux evaporatiu. El flux de massa es defineix a partir del càlcul de la pressió de vapor saturat del material que s'evapora. S'utilitza la relació tensió-deformació elastoplàstica on la tensió termoelàstica és proporcional a la diferència de temperatura. Per a una potència nominal \(300~\text {W}\), freqüència \(10^5~\text {Hz}\), coeficient intermitent 100 i \(200~\upmu \text {m}\) del diàmetre efectiu del feix.
La figura 3 mostra els resultats de la simulació numèrica de la zona fosa mitjançant un model matemàtic macroscòpic. El diàmetre de la zona de fusió és de \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) de radi) i \(40~\upmu \text {m}\) de profunditat. Els resultats de la simulació mostren que la temperatura de la superfície varia localment amb el temps com a \(100~\text {K}\) a causa de l'alt factor intermitent de la modulació d'impulsos. Les taxes d'escalfament \(V_h\) i refredament \(V_c\) són de l'ordre de \(10^7\) i \(10^6~\text {K}/\text {s}\), respectivament. Aquests valors concorden bé amb la nostra anàlisi anterior64. Una diferència d'ordre de magnitud entre \(V_h\) i \(V_c\) provoca un ràpid sobreescalfament de la capa superficial, on la conducció tèrmica al substrat és insuficient per eliminar la calor. Per tant, a \(t=26~\upmu \text {s}\) la temperatura superficial arriba a pics de fins a \(4800~\text {K}\). L'evaporació vigorosa del material pot fer que la superfície de la mostra se sotmeti a una pressió excessiva i es desprengui.
Resultats de la simulació numèrica de la zona de fusió del recuit d'un sol pols làser en una placa de mostra de 316L. El temps des del començament del pols fins que la profunditat del bany fos arriba al valor màxim és de \(180~\upmu\text {s}\). La isoterma \(T = T_L = 1723~\text {K}\) representa el límit entre les fases líquida i sòlida. Les isòbares (línies grogues) corresponen a la tensió elàstica calculada en funció de la temperatura a la secció següent. Per tant, en el domini entre les dues isolínies (isotermes \(T=T_L\) i isòbares \(\sigma =\sigma _V(T)\)), la fase sòlida està sotmesa a fortes càrregues mecàniques, que poden provocar canvis en la microestructura.
Aquest efecte s'explica amb més detall a la Figura 4a, on es representa el nivell de pressió a la zona fosa en funció del temps i la distància des de la superfície. En primer lloc, el comportament de la pressió està relacionat amb la modulació de la intensitat del pols làser descrita a la Figura 2 anterior. Es va observar una pressió màxima \text{s}\) d'aproximadament \(10~\text {MPa}\) a aproximadament \(t=26~\upmu). En segon lloc, la fluctuació de la pressió local al punt de control té les mateixes característiques d'oscil·lació que la freqüència de \(500~\text {kHz}\). Això significa que les ones de pressió ultrasòniques es generen a la superfície i després es propaguen al substrat.
Les característiques calculades de la zona de deformació prop de la zona de fusió es mostren a la figura 4b. L'ablació làser i la tensió termoelàstica generen ones de deformació elàstica que es propaguen al substrat. Com es pot veure a la figura, hi ha dues etapes de generació de tensions. Durant la primera fase de \(t < 40~\upmu \text {s}\), la tensió de Mises augmenta a \(8~\text {MPa}\) amb una modulació similar a la pressió superficial. Aquesta tensió es produeix a causa de l'ablació làser i no es va observar cap tensió termoelàstica als punts de control perquè la zona afectada per la calor inicial era massa petita. Quan la calor es dissipa al substrat, el punt de control genera una tensió termoelàstica elevada per sobre de \(40~\text {MPa}\).
Els nivells de tensió modulats obtinguts tenen un impacte significatiu en la interfície sòlid-líquid i poden ser el mecanisme de control que regeix el camí de solidificació. La mida de la zona de deformació és de 2 a 3 vegades més gran que la de la zona de fusió. Com es mostra a la Figura 3, es comparen la ubicació de la isoterma de fusió i el nivell de tensió igual a la tensió elàstica. Això significa que la irradiació làser pulsada proporciona càrregues mecàniques elevades en zones localitzades amb un diàmetre efectiu entre 300 i \(800~\upmu \text {m}\) depenent del temps instantani.
Per tant, la modulació complexa del recuit làser pulsat condueix a l'efecte ultrasònic. La via de selecció de la microestructura és diferent si es compara amb l'SLM sense càrrega ultrasònica. Les regions inestables deformades condueixen a cicles periòdics de compressió i estirament en fase sòlida. Així, la formació de nous límits de gra i límits de subgra esdevé factible. Per tant, les propietats microestructurals es poden canviar intencionadament, com es mostra a continuació. Les conclusions obtingudes ofereixen la possibilitat de dissenyar un prototip d'SLM impulsat per ultrasons induït per modulació de polsos. En aquest cas, es pot excloure l'inductor piezoelèctric 26 utilitzat en altres llocs.
(a) Pressió en funció del temps, calculada a diferents distàncies de la superfície 0, 20 i \(40~\upmu \text {m}\) al llarg de l'eix de simetria. (b) Tensió de Von Mises dependent del temps calculada en una matriu sòlida a distàncies 70, 120 i \(170~\upmu \text {m}\) de la superfície de la mostra.
Els experiments es van dur a terme en plaques d'acer inoxidable AISI 321H amb dimensions \(20 × 20 × 5 ~ mm \). Després de cada pols làser, la placa es mou \(50 ~ m \), i la cintura del feix làser a la superfície objectiu és d'uns \(100 ~ m \). Es realitzen fins a cinc passades posteriors del feix al llarg de la mateixa pista per induir la refusió del material processat per al refinament del gra. En tots els casos, la zona refosa es va sonicar, depenent del component oscil·latori de la radiació làser. Això resulta en una reducció de més de 5 vegades de l'àrea mitjana del gra. La figura 5 mostra com canvia la microestructura de la regió fosa amb làser amb el nombre de cicles (passades) de refusió posteriors.
Subparquets (a, d, g, j) i (b, e, h, k): microestructura de les regions foses amb làser, subparquets (c, f, i, l): distribució d'àrea dels grans acolorits. L'ombrejat representa les partícules utilitzades per calcular l'histograma. Els colors corresponen a les regions del gra (vegeu la barra de colors a la part superior de l'histograma). Els subparquets (ac) corresponen a l'acer inoxidable sense tractar i els subparquets (df), (gi), (jl) corresponen a 1, 3 i 5 refusions.
Com que l'energia del pols làser no canvia entre passades posteriors, la profunditat de la zona fosa és la mateixa. Així, el canal posterior "cobreix" completament l'anterior. Tanmateix, l'histograma mostra que l'àrea mitjana i mediana del gra disminueix a mesura que augmenta el nombre de passades. Això pot indicar que el làser actua sobre el substrat en lloc de la fosa.
El refinament del gra pot ser causat pel refredament ràpid del bany fos65. Es va dur a terme un altre conjunt d'experiments en què les superfícies de plaques d'acer inoxidable (321H i 316L) van ser exposades a radiació làser d'ona contínua a l'atmosfera (Fig. 6) i al buit (Fig. 7). La potència mitjana del làser (300 W i 100 W, respectivament) i la profunditat del bany fos són properes als resultats experimentals del làser Nd:YAG en mode de funcionament lliure. Tanmateix, es va observar una estructura columnar típica.
Microestructura de la regió fosa per làser d'un làser d'ona contínua (potència constant de 300 W, velocitat d'escaneig de 200 mm/s, acer inoxidable AISI 321H).
(a) Microestructura i (b) imatge de difracció de retrodispersió d'electrons de la zona de fusió del làser d'un làser d'ona contínua al buit (potència constant de 100 W, velocitat d'escaneig de 200 mm/s, acer inoxidable AISI 316L) \ (\sim 2~\text {mbar }\).
Per tant, es demostra clarament que la modulació complexa de la intensitat del pols làser té un efecte significatiu sobre la microestructura resultant. Creiem que aquest efecte és de naturalesa mecànica i es produeix a causa de la generació de vibracions ultrasòniques que es propaguen des de la superfície irradiada de la fosa profundament a la mostra. Es van obtenir resultats similars en 13, 26, 34, 66, 67 utilitzant transductors piezoelèctrics externs i sonotrodes que proporcionen ultrasons d'alta intensitat en diversos materials, incloent l'aliatge Ti-6Al-4V 26 i l'acer inoxidable 34, el resultat de. El possible mecanisme s'especula de la manera següent. Els ultrasons intensos poden causar cavitació acústica, com es demostra en imatges de raigs X de sincrotró in situ ultraràpides. El col·lapse de les bombolles de cavitació al seu torn genera ones de xoc en el material fos, la pressió frontal del qual arriba a uns \(100~\text {MPa}\)69. Aquestes ones de xoc poden ser prou fortes per promoure la formació de nuclis en fase sòlida de mida crítica en líquids a granel, alterant l'estructura típica de gra columnar de fabricació additiva capa per capa.
Aquí proposem un altre mecanisme responsable de la modificació estructural mitjançant sonicació intensa. El material just després de la solidificació es troba a una temperatura alta, propera al punt de fusió, i té una tensió elàstica extremadament baixa. Les ones ultrasòniques intenses poden fer que el flux plàstic alteri l'estructura del gra del material calent que s'acaba de solidificar. Tanmateix, hi ha dades experimentals fiables sobre la dependència de la temperatura de la tensió elàstica disponibles a \(T\lesssim 1150~\text {K}\) (vegeu la Figura 8). Per tant, per provar la hipòtesi, vam realitzar simulacions de dinàmica molecular (MD) d'una composició de Fe-Cr-Ni similar a l'acer AISI 316 L per tal d'avaluar el comportament de la tensió elàstica prop del punt de fusió. Per calcular la tensió elàstica, vam utilitzar la tècnica de relaxació de la tensió de cisallament MD detallada a 70, 71, 72, 73. Per als càlculs d'interacció interatòmica, vam utilitzar el Model Atòmic Incrustat (EAM) de 74. Les simulacions MD es van realitzar utilitzant els codis LAMMPS 75,76. Els detalls de la simulació MD es publicaran en un altre lloc. Els resultats del càlcul MD de la tensió elàstica en funció de la temperatura es mostren a la figura 8 juntament amb les dades experimentals disponibles i altres avaluacions77,78,79,80,81,82.
Llançament per a acer inoxidable austenític AISI grau 316 i composició del model en funció de la temperatura per a simulacions MD. Mesures experimentals de les referències: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Vegeu-ho. (f)82 és un model empíric de la dependència de la llançament-temperatura per a la mesura de la tensió en línia durant la fabricació additiva assistida per làser. Els resultats de la simulació MD a gran escala en aquest estudi es denoten com a \(\vartriangleleft\) per a un monocristall infinit sense defectes i \(\vartriangleright\) per a grans finits tenint en compte la mida mitjana del gra mitjançant la relació Hall-Petch Dimensions\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Es pot veure que a \(T>1500~\text {K}\) la tensió elàstica cau per sota de \(40~\text {MPa}\). D'altra banda, les estimacions prediuen que l'amplitud ultrasònica generada pel làser supera \(40~\text {MPa}\) (vegeu la figura 4b), cosa que és suficient per induir el flux plàstic en el material calent que s'acaba de solidificar.
La formació de la microestructura de l'acer inoxidable austenític 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) durant el SLM es va investigar experimentalment utilitzant una font làser pulsada d'intensitat modulada complexa.
Es va trobar una reducció de la mida del gra a la zona de fusió amb làser a causa de la refusió contínua amb làser després d'1, 3 o 5 passades.
El modelatge macroscòpic mostra que la mida estimada de la regió on la deformació ultrasònica pot afectar positivament el front de solidificació és de fins a \(1~\text {mm}\).
El model microscòpic de densitat molecular mostra que el límit elàstic de l'acer inoxidable austenític AISI 316 es redueix significativament a \(40~\text {MPa}\) prop del punt de fusió.
Els resultats obtinguts suggereixen un mètode per controlar la microestructura dels materials mitjançant un processament làser modulat complex i podrien servir com a base per crear noves modificacions de la tècnica SLM pulsada.
Liu, Y. et al. Evolució microestructural i propietats mecàniques de compostos in situ de TiB2/AlSi10Mg mitjançant fusió selectiva amb làser [J]. J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. Enginyeria de límits de gra de recristal·lització de la fusió selectiva per làser d'acer inoxidable 316L [J]. Journal of Alma Mater. 200, 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. i Qiu, C. Desenvolupament in situ de microestructures sandvitx amb ductilitat millorada mitjançant reescalfament làser d'aliatges de titani fosos per làser.science.Rep. 10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Fabricació additiva de peces de Ti-6Al-4V mitjançant deposició de metall làser (LMD): procés, microestructura i propietats mecàniques. J. Alloys.compound.804, 163–191. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al. Modelització microestructural de la deposició d'energia dirigida per pols metàl·lica làser de l'aliatge 718. Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al. Estudi paramètric d'imatges de Bragg de neutrons de mostres fabricades additivament tractades mitjançant granallat de xoc làser.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Microestructura de gradient i propietats mecàniques del Ti-6Al-4V fabricat additivament per fusió per feix d'electrons. Alma Mater Journal. 97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).