Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com. Teie kasutataval brauseri versioonil on CSS-i tugi piiratud. Parima kasutuskogemuse tagamiseks soovitame teil kasutada uuendatud brauserit (või lülitada Internet Exploreris ühilduvusrežiim välja). Seni kuvame jätkuva toe tagamiseks saiti ilma stiili ja JavaScriptita.
Pakutakse välja uus mehhanism, mis põhineb selektiivsel lasersulatamisel toodete mikrostruktuuri juhtimiseks tootmisprotsessis. Mehhanism põhineb kõrge intensiivsusega ultrahelilainete genereerimisel sulabasseinis kompleksse intensiivsusega moduleeritud laserkiirguse abil. Eksperimentaalsed uuringud ja numbrilised simulatsioonid näitavad, et see juhtimismehhanism on tehniliselt teostatav ja seda saab tõhusalt integreerida kaasaegsete selektiivsete lasersulatusmasinate disaini.
Kompleksse kujuga detailide lisatootmine (AM) on viimastel aastakümnetel märkimisväärselt kasvanud. Vaatamata lisandite valmistamise protsesside mitmekesisusele, sealhulgas selektiivne lasersulatus (SLM)1,2,3, otsene lasersadestamine4,5,6, elektronkiire sulatamine7,8 ja teised9,10, võivad osad olla defektsed. See on peamiselt tingitud sulamisbasseini kõrgest tahkestumisest ja kõrgest termilisest protsessist. materjalide sulamis- ja ümbersulamistsüklid11, mis põhjustavad epitaksiaalset tera kasvu ja märkimisväärset poorsust12,13.Tulemused näitavad, et on vaja kontrollida termilisi gradiente, jahutuskiirusi ja sulami koostist või rakendada täiendavaid füüsilisi lööke erinevate omadustega väliste väljade (nt ultraheli) kaudu, et saavutada peened, ühtlane teraline struktuur.
Paljudes publikatsioonides käsitletakse vibratsioonitöötluse mõju tahkestumise protsessile tavapärastes valuprotsessides14,15.Kuid välise välja rakendamine puistesuladele ei tekita soovitud materjali mikrostruktuuri.Kui vedelfaasi maht on väike, muutub olukord dramaatiliselt.Sellisel juhul mõjutab välisväli oluliselt tahkumisprotsessi.Elektromagnetilisi,17-intensiivseid mõjusid on peetud elektromagnetilise1971 ajal. ,20,21,22,23,24,25,26,27, kaare segamine28 ja võnkumine29, impulssplasma kaared30,31 ja muud meetodid32. Kinnitage aluspinnale, kasutades välist suure intensiivsusega ultraheliallikat (sagedusel 20 kHz). Ultraheli indutseeritud temperatuuri suurendamine on tingitud teralise tsooni alandatud gradiendi koostisest ja reflekteerimisest. et tekitada kavitatsiooni kaudu uusi kristalliite.
Selles töös uurisime võimalust muuta austeniitsete roostevabade teraste terastruktuuri, töödeldes sulavat basseini sulamislaseri enda tekitatud helilainetega. Valgust neelavale keskkonnale langeva laserkiirguse intensiivsuse moduleerimise tulemuseks on ultrahelilainete genereerimine, mis muudavad laseri kiirgusintensiivsusmodulatsiooni materjali olemasolevaks SLM-iks. Käesolevas töös teostati roostevabast terasest plaadid, mille pinnad puutusid kokku intensiivsusega moduleeritud laserkiirgusega. Seega tehniliselt laserpinnatöötlust tehakse. Kui aga selline lasertöötlus tehakse iga kihi pinnal, saavutatakse kiht-kihilise ülesehitamise käigus mõju kogu mahule või ruumala valitud osadele. Teisisõnu, iga kihi pinnatöötlus on kihiliselt konstrueeritud laseriga.
Kui ultraheli sarvepõhises ultraheliteraapias jaotub seisva helilaine ultraheli energia kogu komponendi ulatuses, samas kui laseriga indutseeritud ultraheli intensiivsus on väga kontsentreeritud laserkiirguse neeldumiskoha lähedal. Sonotroodi kasutamine SLM-i pulberkihti liitmismasinas on keeruline, kuna pulberkihi pealmine pind ei tohiks olla paigalseisva laserkiirgusega kokku puutunud. , on akustiline pinge nullilähedane ja osakeste kiirusel on maksimaalne amplituud kogu detaili pealispinnal. Helirõhk kogu sulamassi sees ei tohi ületada 0,1% keevituspea tekitatavast maksimaalsest rõhust, kuna ultrahelilainete lainepikkus sagedusega 20 kHz on roostevaba terase puhul tavaliselt väiksem kui 0,\\\sim, kui }, 0,3~\tekst {mm}\).Seetõttu võib ultraheli mõju kavitatsioonile olla väike.
Tuleb märkida, et intensiivsusega moduleeritud laserkiirguse kasutamine otseses lasersadestamises on aktiivne uurimisvaldkond35,36,37,38.
Söötmele langeva laserkiirguse termiline efekt on aluseks peaaegu kõikidele materjalide töötlemise lasertehnikatele 39, 40, nagu lõikamine41, keevitamine, karastamine, puurimine42, pindade puhastamine, pindade legeerimine, pinna poleerimine43 jne. Laseri leiutamine stimuleeris materjalitöötlustehnikate uusi arenguid ning esialgsed tulemused on kokku võetud4,4 ja monograafias4.
Tuleb märkida, et igasugune mittestatsionaarne toime keskkonnale, sealhulgas laseri toime neelavale keskkonnale, põhjustab selles akustiliste lainete ergastamist suurema või väiksema efektiivsusega.Esialgu keskenduti peamiselt lainete laserergastamisele vedelikes ja heli erinevatele termilise ergastuse mehhanismidele (soojuspaisumine, aurustumine jne), helitugevuse muutumine,47, faaside üleminek,47,umer. Mõned monograafiad50, 51, 52 annavad selle protsessi ja selle võimalike praktiliste rakenduste teoreetilise analüüsi.
Neid küsimusi arutati hiljem erinevatel konverentsidel ja ultraheli laserergastamist saab kasutada nii lasertehnoloogia53 kui ka meditsiini54 tööstuslikes rakendustes. Seetõttu võib arvata, et on välja kujunenud protsessi põhikontseptsioon, mille käigus impulsslaservalgus mõjutab neelduvat keskkonda. Laser-ultrahelikontrolli kasutatakse SLM-i toodetud proovide defektide tuvastamiseks55,56.
Laseriga tekitatud lööklainete mõju materjalidele on aluseks laseršokk-peening57,58,59, mida kasutatakse ka lisandina valmistatud detailide pinnatöötluseks60.Samas on laseršoki tugevdamine kõige efektiivsem nanosekundiliste laserimpulsside ja mehaaniliselt koormatud pindadel (nt vedelikukihiga)59, kuna mehaaniline koormus suurendab tipprõhku.
Viidi läbi katsed, et uurida erinevate füüsikaliste väljade võimalikke mõjusid tahkunud materjalide mikrostruktuurile. Eksperimentaalse seadistuse funktsionaalne diagramm on näidatud joonisel 1.Pulss-Nd:YAG tahkislaser, mis töötab vabas töörežiimis (impulsi kestus \(\tau _L \sim 150~\upmu \umaldati laseri pulsseeria ja läbiti filtritihedus}.Each) jaotusplaadi süsteem. Olenevalt neutraalse tihedusega filtrite kombinatsioonist varieerub sihtmärgi impulsi energia vahemikus \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) kuni \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). Aega, mis ületab \(1~\text {ms}\)) kasutatakse sihtmärgile langeva ja sellelt peegelduva osa määramiseks ning kahte võimsusmõõturit (lühikese reaktsiooniajaga fotodioodid\(<10~\text {ns}\)) langeva ja peegeldunud optilise võimsuse määramiseks. Kalorimeetrid ja võimsusmõõturid kalibreeriti, et anda väärtusi absoluutühikutes, kasutades Generaalide peegelditektor1 DEOc-E2Dtektori XEOc-3DXEO2 paigaldatud proovi asukohta. Fokusseerige kiir sihtmärgile, kasutades läätse (peegeldusvastane kate \(1,06 \upmu \text {m}\), fookuskaugus \(160~\text {mm}\)) ja kiire vöökoht sihtpinnal 60– \(100~\upmu\text {m}).
Eksperimentaalse seadistuse funktsionaalne skemaatiline diagramm: 1 – laser;2 — laserkiir;3 — neutraaltihedusfilter;4 — sünkroniseeritud fotodiood;5-tala jaotur;6-diafragma;7 – langeva valgusvihu kalorimeeter;8 – peegeldunud kiire kalorimeeter;9 – langeva kiire võimsusmõõtur;10 – peegelduva kiire võimsusmõõtur;11 – teravustamisobjektiiv;12 – peegel;13 – näidis;14 – lairiba piesoelektriline muundur;15 – 2D muundur;16 – positsioneerimismikrokontroller;17 – sünkroniseerimisseade;18 – mitme kanaliga digitaalne kogumissüsteem erinevate diskreetimissagedustega;19 – personaalarvuti.
Ultraheliravi viiakse läbi järgmiselt.Laser töötab vabakäigurežiimis;Seetõttu on laserimpulsi kestus \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), mis koosneb mitmest umbes \(1,5~\upmu \text {s } \) kestusest. Laserimpulsi ajaline kuju ja selle spekter koosnevad madala sagedusega modulatsioonist, mille keskmine sagedus on umbes tekst {MHz}\), nagu on näidatud joonisel 2.- Sagedusmähis tagab materjali kuumutamise ning sellele järgneva sulamise ja aurustamise, samas kui kõrgsageduskomponent tagab fotoakustilise efekti tõttu ultraheli vibratsiooni. Laseri poolt genereeritud ultraheliimpulsi lainekuju määrab peamiselt laserimpulsi intensiivsuse ajakuju.See on vahemikus \(7~\text {kHz}\) kuni \ (2~\tekst {MHz}\) ja kesksagedus on \(~ 0,7~\tekst {MHz}\). Fotoakustilisest efektist tingitud akustilised impulsid salvestati polüvinülideenist valmistatud lairiba piesoelektriliste andurite abil. Salvestatud spektri lainekuju ei ole näidatud fluoriidkilede kujul. laserimpulsse on tüüpiline vabajooksurežiimiga laserile.
Laseriimpulsi intensiivsuse (a) ja helikiiruse ajaline jaotus proovi (b) tagapinnal, laserimpulsi (c) ja ultraheliimpulsi (d) spektrid keskmistatuna 300 laserimpulsi (punane kõver) ühe laserimpulsi (sinine kõver) kohta.
Selgelt saame eristada akustilise töötluse madal- ja kõrgsageduskomponente, mis vastavad vastavalt laserimpulsi ja kõrgsagedusmodulatsiooni madalsageduslikule mähisjoonele.Laserimpulsi mähisjoone poolt tekitatud akustiliste lainete lainepikkused ületavad \(40~\text {cm}\);seetõttu on oodata akustilise signaali lairiba kõrgsageduslike komponentide peamist mõju mikrostruktuurile.
SLM-i füüsikalised protsessid on keerulised ja toimuvad samaaegselt erinevatel ruumilistel ja ajalistel skaalal.Seetõttu sobivad SLM-i teoreetiliseks analüüsiks kõige paremini mitmeastmelised meetodid. Matemaatilised mudelid peaksid algselt olema mitmefüüsikalised.Mitmefaasilise keskkonna „tahke-vedelik sulam” mehaanika ja termofüüsika, mis interakteeruvad SLM-i soojuskoormusega. Seejärel kirjeldatakse SLM-i efektiivseid termilise koormuse omadusi.
Kuumutamis- ja jahutuskiirus kuni \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ lokaliseeritud laserkiirguse tõttu võimsustihedusega kuni \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Sulamis-tahkumise tsükkel kestab vahemikus 1 kuni \(10~\text {ms}\), mis aitab kaasa sulamistsooni kiirele tahkumisele jahutamise ajal.
Proovipinna kiire kuumutamine põhjustab pinnakihis suurte termoelastsete pingete tekkimist.Piisav (kuni 20%) osa pulbrikihist aurustub tugevalt,63 mille tulemuseks on laserablatsioonile vastuseks pinnale täiendav survekoormus. Järelikult moonutab indutseeritud deformatsioon oluliselt detaili geomeetriat, eriti suure pulsatsioonikiirusega konstruktsioonielementide teket, laserloonimist ja hõrenemist. deformatsioonilained, mis levivad pinnalt substraadile.Täpsete kvantitatiivsete andmete saamiseks lokaalse pinge ja deformatsiooni jaotuse kohta viiakse läbi soojuse ja massiülekandega konjugeeritud elastse deformatsiooni probleemi mesoskoopiline simulatsioon.
Mudeli juhtivate võrrandite hulka kuuluvad (1) ebastabiilse soojusülekande võrrandid, kus soojusjuhtivus sõltub faasi olekust (pulber, sulam, polükristalliline) ja temperatuurist, (2) elastse deformatsiooni kõikumised pärast kontinuum-ablatsiooni ja termoelastse paisumise võrrand.Piirväärtuse probleem määratakse kindlaks modulatiivse soojusjuhtivuse ja laseri jaheda katselise pinna vooluga. aurustuv voog. Massivoog defineeritakse aurustuva materjali küllastunud aururõhu arvutamise põhjal. Elastoplastilise pinge ja deformatsiooni suhet kasutatakse juhul, kui termoelastne pinge on võrdeline temperatuuride erinevusega. Nimivõimsuse \(300~\text {W}\), sageduse \(10^5~\tekst {Hz}\), sageduse \(10^5~\tekst {Hz}) korral, vaheaeg 100 \tekst {Hz}\ tala efektiivsest läbimõõdust.
Joonisel 3 on näidatud sulatsooni numbrilise simulatsiooni tulemused, kasutades makroskoopilist matemaatilist mudelit. Sulanduvööndi läbimõõt on \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) raadius) ja \(40~\upmu \text {m}\) tekst, mis näitab 0 aega \tekstiga {m}\) samuti teksti, mille pinna temperatuur on 0 {m}\. {K}\) impulsi modulatsiooni kõrge katkestusteguri tõttu. Kuumutamiskiirus \(V_h\) ja jahutus \(V_c\) on vastavalt suurusjärgus \(10^7\) ja \(10^6~\text {K}/\text {s}\). Need väärtused ühtivad hästi meie eelmise analüüsi suurusjärgu \(V) ja \44 vahel. tulemuseks on pinnakihi kiire ülekuumenemine, kus soojusjuhtivus aluspinnale on ebapiisav soojuse eemaldamiseks.Seetõttu on \(t=26~\upmu \text {s}\) pinnatemperatuuri tipp kuni \(4800~\text {K}\). Materjali jõuline aurustumine võib põhjustada proovi pinnale liigset survet ja koorumist.
Ühe laserimpulssiga lõõmutamise sulamistsooni numbrilised simulatsioonitulemused 316L prooviplaadil. Aeg impulsi algusest kuni sulabasseini maksimumväärtuse saavutamiseni on \(180~\upmu\text {s}\). Isoterm\(T = T_L = 1723~\tekst {K}\) tähistab vedeliku ja tahke faasi vahelist madalat joont. voolavuspinge arvutatakse järgmises jaotises temperatuuri funktsioonina.Seetõttu on kahe isoliini (isotermid\(T=T_L\) ja isobaarid\(\sigma =\sigma _V(T)\)) vahelises piirkonnas tahke faas allutatud tugevatele mehaanilistele koormustele , mis võib põhjustada muutusi mikrostruktuuris.
Seda efekti selgitatakse lähemalt joonisel 4a, kus rõhu tase sulatsoonis on kujutatud aja ja pinnast kauguse funktsioonina. Esiteks on rõhu käitumine seotud laserimpulsi intensiivsuse modulatsiooniga, mida on kirjeldatud ülaltoodud joonisel 2. Maksimaalset rõhku \text{s}\) täheldati umbes \(10~\text {MPa}\). kontrollpunktil on samad võnkeomadused kui sagedusel \(500~\text {kHz}\). See tähendab, et pinnal tekitatakse ultraheli rõhulained ja seejärel levivad need aluspinnale.
Sulamistsooni lähedal asuva deformatsioonitsooni arvutuslikud karakteristikud on näidatud joonisel 4b. Laseri ablatsioon ja termoelastne pinge tekitavad elastseid deformatsioonilaineid, mis levivad aluspinnale. Nagu jooniselt näha, on pingete tekkimisel kaks etappi. pinnarõhk.See pinge tekib laserablatsiooni tõttu ja kontrollpunktides termoelastset pinget ei täheldatud, kuna esialgne kuumusest mõjutatud tsoon oli liiga väike.Kui soojus hajub aluspinnale, tekitab kontrollpunkt suure termoelastse pinge üle \(40~\text {MPa}\).
Saadud moduleeritud pingetasemetel on märkimisväärne mõju tahke-vedeliku liidesele ja see võib olla tahkestumise teed reguleerivaks mehhanismiks. Deformatsioonitsooni suurus on 2–3 korda suurem kui sulamistsoonil. Nagu on näidatud joonisel 3, võrreldakse sulamisisotermi asukohta ja voolavuspingega võrdset pingetaset. See tähendab, et impulsslaseri kiiritamine, mille läbimõõt on lokaalne kõrge \0 ja 8 vahel \ 0 mu \text {m}\) olenevalt hetkeajast.
Seetõttu põhjustab impulsslaserniilimise kompleksne modulatsioon ultraheliefekti. Mikrostruktuuri valiku rada on erinev, võrreldes ultrahelikoormuseta SLM-iga. Deformeerunud ebastabiilsed piirkonnad põhjustavad tahkes faasis perioodilisi kokkusurumise ja venitamise tsükleid. Seega on uute terade piiride ja alamgraanulite piiride moodustumine võimalik, allpool näidatud kavatsuslikult muudetud omadused. annab võimaluse kujundada impulssmodulatsiooniga indutseeritud ultraheliga juhitav SLM-prototüüp. Sel juhul võib mujal kasutatava piesoelektrilise induktiivpooli 26 välistada.
(a) Rõhk aja funktsioonina, arvutatud erinevatel kaugustel pinnast 0, 20 ja \(40~\upmu \text {m}\) piki sümmeetriatelge. (b) Ajast sõltuv Von Misesi pinge, mis on arvutatud tahke maatriksiga kaugustel 70, 120 ja \(170~\upmu) \tekstist proovi pinnast.
Katsed viidi läbi AISI 321H roostevabast terasest plaatidega, mille mõõtmed olid \(20\ korda 20\ korda 5~\tekst {mm}\).Pärast iga laserimpulssi liigub plaat \(50~\upmu \text {m}\) ja laserkiire vöökoht sihtpinnal on ligikaudu {up} \(100 am) mööda sama teksti \(100 am). rada, et kutsuda esile töödeldud materjali ümbersulamine terade viimistlemiseks.Kõigil juhtudel töödeldi ümbersulatatud tsooni ultraheliga, olenevalt laserkiirguse võnkuvast komponendist. Selle tulemuseks on keskmise terade pindala enam kui 5-kordne vähenemine.Joonis 5 näitab, kuidas laseriga sulatatud piirkonna mikrostruktuur muutub koos järgnevate ümbersulatustsüklite (passeseses) arvuga.
Subplots (a,d,g,j) ja (b,e,h,k) – lasersulatatud piirkondade mikrostruktuur, alamplotsid (c,f,i,l) – värviliste terade pindalajaotus.Varjutus tähistab histogrammi arvutamiseks kasutatud osakesi.Värvid vastavad terapiirkondadele (vt värviriba histogrammi ülaosas. Alamgraafikud (ac) vastavad töötlemata roostevabale terasele ja alamgraafikud (df), (gi), (jl) vastavad 1, 3 ja 5 ümbersulatamisele.
Kuna laserimpulsi energia järgnevate käikude vahel ei muutu, on sulatsooni sügavus sama. Seega katab järgnev kanal täielikult eelmise. Samas näitab histogramm, et keskmine ja keskmine tera pindala vähenevad läbimiste arvu suurenedes. See võib viidata sellele, et laser mõjub pigem substraadile kui sulale.
Teravilja rafineerimist võib põhjustada sulabasseini kiire jahutamine65. Viidi läbi veel üks katseseeria, mille käigus viidi läbi roostevabast terasest plaatide (321H ja 316L) pinnad pideva lainelise laserkiirgusega atmosfääris (joonis 6) ja vaakumis (joonis 7). Keskmine laseri võimsus (300 W, vastavalt sulamissügavusele N ja 0AG) on katsetulemuste lähedal: 10AG laser vabajooksurežiimis. Siiski täheldati tüüpilist sammasstruktuuri.
Pidevalainelaseri lasersulatatud piirkonna mikrostruktuur (300 W konstantne võimsus, 200 mm/s skaneerimiskiirus, AISI 321H roostevaba teras).
(a) Mikrostruktuur ja (b) laseriga sulatatud piirkonna elektronide tagasihajumise difraktsioonikujutised vaakumis pidevlaine laseriga (100 W konstantne võimsus, 200 mm/s skaneerimiskiirus, AISI 316L roostevaba teras)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Seetõttu on selgelt näidatud, et laserimpulsi intensiivsuse kompleksne moduleerimine mõjutab oluliselt tekkivat mikrostruktuuri.Usume, et see efekt on oma olemuselt mehaaniline ja tuleneb ultrahelivõngete tekitamisest, mis levivad sulandi kiiritatud pinnalt sügavale proovi. Sarnased tulemused saadi 13, 26, 34, 66 ja 66, nii kõrgelektroonilise välise kiirguse abil. erinevaid materjale, sealhulgas Ti-6Al-4V sulamit 26 ja roostevaba terast 34. Võimalikku mehhanismi spekuleeritakse järgmiselt.Intensiivne ultraheli võib põhjustada akustilist kavitatsiooni, nagu on näidatud ülikiire in situ sünkrotronröntgeni pildistamisel.Kavitatsioonimullide kokkuvarisemine tekitab omakorda {moleenmaterjalist lööklaineid, mille esiosa\0\0MP) 9. Sellised lööklained võivad olla piisavalt tugevad, et soodustada kriitilise suurusega tahkefaasiliste tuumade moodustumist lahtistes vedelikes, rikkudes kiht-kihilise lisandite valmistamise tüüpilise sammaskujulise terastruktuuri.
Siin pakume välja veel ühe mehhanismi, mis vastutab struktuurimuutuste eest intensiivse ultrahelitöötluse abil. Kohe pärast tahkumist on materjal sulamistemperatuuri lähedal kõrgel temperatuuril ja sellel on äärmiselt madal voolavuspiir. Intensiivsed ultrahelilained võivad põhjustada plastvoo muutumist kuuma, äsja tahkunud materjali terade struktuuri. Seetõttu viisime selle hüpoteesi kontrollimiseks läbi AISI 316 L terasele sarnase Fe-Cr-Ni koostise molekulaarse dünaamika (MD) simulatsioonid, et hinnata voolavuspinge käitumist sulamistemperatuuri lähedal. Jooksevpinge arvutamiseks kasutasime MD nihkepinge lõdvestamise tehnikat, mida on üksikasjalikult kirjeldatud punktides 70, 71, 72, Aatomitevahelise interaktsiooni arvutamiseks. 74.MD-simulatsioonid viidi läbi LAMMPS-koodide 75,76 abil. MD-simulatsioonide üksikasjad avaldatakse mujal.Joonis 8 koos olemasolevate eksperimentaalsete andmete ja muude hinnangutega77,78,79,80,81,82.
AISI klassi 316 austeniitse roostevaba terase voolavuspinge ja mudeli koostis versus temperatuur MD-simulatsioonide jaoks. Eksperimentaalsed mõõtmised viidetest: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Vt. (f) 82 on tootmise ajal voolavuspinge lisatemperatuuri mõõtmise laseriga empiirilise pinge-temperatuuri mõõtmise mudel. Selle uuringu suuremahuliste MD-simulatsioonide tulemused on tähistatud kui \(\vartriangleft\) defektideta lõpmatu monokristalli jaoks ja \(\vartriangleright\) lõplike terade puhul, võttes arvesse keskmist tera suurust Halli-Petchi seose Dimensions (d = 50 ~ \ upmu \ text {m}) abil.
On näha, et \(T>1500~\text {K}\) voolavuspinge langeb alla \(40~\text {MPa}\). Teisest küljest ennustavad hinnangud, et laseriga genereeritud ultraheli amplituud ületab \(40~\text {MPa}\) (vt joonis 4b), mis on piisav, et tekitada kuumas materjalis just tahke plastivool.
12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austeniitse roostevaba terase mikrostruktuuri moodustumist SLM-i ajal uuriti eksperimentaalselt, kasutades kompleksset intensiivsusega moduleeritud impulsslaseri allikat.
Terade suuruse vähenemine lasersulatusvööndis leiti pideva laseri ümbersulatamise tõttu pärast 1, 3 või 5 läbimist.
Makroskoopiline modelleerimine näitab, et selle piirkonna hinnanguline suurus, kus ultraheli deformatsioon võib tahkumisfrondit positiivselt mõjutada, on kuni \(1~\text {mm}\).
Mikroskoopiline MD-mudel näitab, et AISI 316 austeniitse roostevaba terase voolavuspiir on sulamistemperatuuri lähedal oluliselt vähenenud \(40~\tekst {MPa}\).
Saadud tulemused viitavad meetodile materjalide mikrostruktuuri juhtimiseks keeruka moduleeritud lasertöötluse abil ja võivad olla aluseks impulss-SLM-tehnika uute modifikatsioonide loomisele.
Liu, Y. jt. In situ TiB2/AlSi10Mg komposiitide mikrostruktuuriline evolutsioon ja mehaanilised omadused laserselektiivsel sulatamisel [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. 316L roostevaba terase laserselektiivse sulatamise ümberkristallimise terapiiride projekteerimine [J].Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. Suurendatud elastsusega sandwich-mikrostruktuuride in situ arendamine laseriga sulatatud titaanisulamite laseriga kuumutamise teel.teadus.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al.Ti-6Al-4V osade lisandvalmistamine metalli lasersadestamise (LMD) abil: protsess, mikrostruktuur ja mehaanilised omadused.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Microstructural modeling of laser metal powdered energy deposition of Alloy 718.Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. jt. Parameetriline neutron-Braggi servakujutise uuring aditiivselt valmistatud proovide kohta, mida on töödeldud Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. jt. Elektronkiirega sulatamise teel aditiivselt valmistatud Ti-6Al-4V gradiendi mikrostruktuur ja mehaanilised omadused. Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).