Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար: Բրաուզերի տարբերակը, որը դուք օգտագործում եք, սահմանափակ աջակցություն ունի CSS-ին: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչդեռ շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար մենք կայքը կցուցադրենք առանց ոճավորման և JavaScript-ի:
Առաջարկվում է արտադրական գործընթացում արտադրանքի միկրոկառուցվածքը վերահսկելու ընտրովի լազերային հալման վրա հիմնված նոր մեխանիզմ: Մեխանիզմը հենվում է հալված լողավազանում բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների առաջացման վրա՝ բարդ ինտենսիվության մոդուլացված լազերային ճառագայթման միջոցով: Փորձարարական ուսումնասիրությունները և թվային սիմուլյացիան ցույց են տալիս, որ այս ժամանակակից ինտեգրված կառավարման մեխանիզմը կարող է տեխնիկապես ինտեգրվել: .
Կոմպլեքս ձևով մասերի հավելումների արտադրությունը (AM) զգալիորեն աճել է վերջին տասնամյակներում: Այնուամենայնիվ, չնայած հավելումների արտադրության գործընթացների բազմազանությանը, ներառյալ ընտրովի լազերային հալեցումը (SLM)1,2,3, ուղղակի լազերային մետաղի նստեցումը4,5,6, էլեկտրոնային ճառագայթների հալումը7,8 և այլն9,10, դա կարող է պայմանավորված լինել պինդ պրոցեսի դեֆիցիտի բարձր բնութագրերով: ջերմային գրադիենտներ, հովացման բարձր արագություններ և հալման և հալման նյութերի ջեռուցման ցիկլերի բարդությունը11, որոնք հանգեցնում են էպիտաքսիալ հատիկների աճի և զգալի ծակոտկենության12,13:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ անհրաժեշտ է վերահսկել ջերմային գրադիենտները, հովացման արագությունը և համաձուլվածքի բաղադրությունը, կամ կիրառել լրացուցիչ ֆիզիկական ցնցումներ տարբեր հատկությունների արտաքին դաշտերի միջոցով (օրինակ՝ ուլտրաձայնային)՝ հասնելու նուրբ հավասարազոր հացահատիկի կառուցվածքների:
Բազմաթիվ հրապարակումներ անդրադառնում են սովորական ձուլման գործընթացներում պինդացման գործընթացի վրա թրթռումային մշակման ազդեցությանը14,15: Այնուամենայնիվ, մեծածավալ հալոցների վրա արտաքին դաշտ կիրառելը չի ​​տալիս ցանկալի նյութի միկրոկառուցվածքը: Եթե հեղուկ փուլի ծավալը փոքր է, իրավիճակը կտրուկ փոխվում է: ,19,20,21,22,23,24,25,26,27, աղեղի խառնում28 և տատանում29, իմպուլսային պլազմային աղեղներ30,31 և այլ մեթոդներ32: Կցեք ենթաշերտին՝ օգտագործելով արտաքին բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային աղբյուրը (20 կՀց-ում ուլտրաձայնային բաղադրությունը բարձրացված է ուլտրաձայնային բաղադրության պատճառով): իջեցված ջերմաստիճանի գրադիենտ և ուլտրաձայնային ուժեղացում՝ կավիտացիայի միջոցով նոր բյուրեղներ առաջացնելու համար:
Այս աշխատանքում մենք ուսումնասիրեցինք ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատների հացահատիկի կառուցվածքը փոխելու հնարավորությունը՝ հալած լողավազանը ձայնային ալիքներով ձայնային ալիքներով, որոնք առաջանում են հենց հալվող լազերի կողմից: 3D տպիչներ: Այս աշխատանքի փորձերն իրականացվել են չժանգոտվող պողպատից սալերի վրա, որոնց մակերեսները ենթարկվել են ինտենսիվության մոդուլյացիայի ենթարկված լազերային ճառագայթմանը: Այսպիսով, տեխնիկապես կատարվում է լազերային մակերևույթի մշակում: Այնուամենայնիվ, եթե նման լազերային մշակում կատարվի յուրաքանչյուր շերտի մակերեսի վրա, շերտ առ շերտ կուտակման ժամանակ, ազդեցությունը ստացվում է ամբողջ ծավալի վրա կամ մակերևույթի ընտրված մասերի վրա: շերտը համարժեք է «լազերային ծավալային բուժմանը»:
Մինչդեռ ուլտրաձայնային եղջյուրի վրա հիմնված ուլտրաձայնային թերապիայի ժամանակ կանգնած ձայնային ալիքի ուլտրաձայնային էներգիան բաշխվում է ամբողջ բաղադրիչով, մինչդեռ լազերային ազդեցությամբ ուլտրաձայնային ինտենսիվությունը մեծապես կենտրոնացած է լազերային ճառագայթման ներծծվող կետի մոտ: մասի վերին մակերևույթի վրա մկանային լարվածություն: Հետևաբար, ակուստիկ լարումը մոտ է զրոյին, և մասնիկների արագությունը առավելագույն ամպլիտուդ ունի մասի ամբողջ վերին մակերևույթի վրա: Ձայնային ճնշումը ամբողջ հալված ավազանի ներսում չի կարող գերազանցել եռակցման գլխի ստեղծած առավելագույն ճնշման 0,1%-ը, քանի որ ուլտրաձայնային պողպատի ալիքի երկարությունը ուլտրաձայնային պողպատի ալիքի երկարությունը ուլտրաձայնային պողպատի ալիքի երկարությունը 3: The Խորությունը սովորաբար պակաս է, քան \(\sim 0.3~\text {mm}\): Հետևաբար, ուլտրաձայնի ազդեցությունը կավիտացիայի վրա կարող է փոքր լինել:
Հարկ է նշել, որ ինտենսիվության մոդուլացված լազերային ճառագայթման օգտագործումը լազերային մետաղի ուղղակի նստվածքում հետազոտության ակտիվ ոլորտ է35,36,37,38:
Միջավայրի վրա լազերային ճառագայթման ջերմային ազդեցությունը հիմք է հանդիսանում նյութերի մշակման գրեթե բոլոր լազերային տեխնիկայի համար 39, 40, ինչպիսիք են կտրումը41, եռակցումը, կարծրացումը, հորատումը42, մակերեսի մաքրումը, մակերեսի համաձուլվածքը, մակերեսի փայլեցումը43 և այլն:
Հարկ է նշել, որ միջավայրի վրա ցանկացած ոչ անշարժ գործողություն, ներառյալ ներծծող միջավայրի վրա լազինգային ազդեցությունը, հանգեցնում է նրանում ակուստիկ ալիքների գրգռմանը քիչ թե շատ արդյունավետությամբ: Սկզբում հիմնական շեշտը դրված էր հեղուկների մեջ ալիքների լազերային գրգռման և ձայնի ջերմային գրգռման տարբեր մեխանիզմների վրա (ջերմային ընդլայնում, գոլորշիացման փուլ 4, խտացում, գոլորշիացման փուլ, 4, 4 և այլն): Բազմաթիվ մենագրություններ50, 51, 52 տալիս են այս գործընթացի և դրա հնարավոր գործնական կիրառությունների տեսական վերլուծությունները։
Այս հարցերը հետագայում քննարկվեցին տարբեր կոնֆերանսներում, և ուլտրաձայնի լազերային գրգռումը կիրառություն ունի ինչպես լազերային տեխնոլոգիայի արդյունաբերական կիրառություններում53, այնպես էլ բժշկության մեջ54: Հետևաբար, կարելի է համարել, որ ներծծող միջավայրի վրա իմպուլսային լազերային լույսի ազդեցության գործընթացի հիմնական հայեցակարգը հաստատվել է: Լազերային ուլտրաձայնային զննումն օգտագործվում է արատների հայտնաբերման համար:
Նյութերի վրա լազերային հարվածային ալիքների ազդեցությունը հիմք է հանդիսանում լազերային հարվածի ներթափանցման57,58,59, որն օգտագործվում է նաև հավելումով արտադրված մասերի մակերեսային մշակման համար60: Այնուամենայնիվ, լազերային ցնցումների ուժեղացումը ամենաարդյունավետն է նանվայրկյանական լազերային իմպուլսների և մեխանիկական բեռնված մակերեսների վրա (օր.
Փորձարկումներ են իրականացվել՝ ուսումնասիրելու տարբեր ֆիզիկական դաշտերի հնարավոր ազդեցությունները պնդացած նյութերի միկրոկառուցվածքի վրա: Փորձարարական կազմաձևի ֆունկցիոնալ դիագրամը ներկայացված է Նկար 1-ում: Իմպուլսային Nd:YAG պինդ վիճակի լազեր, որն աշխատում է ազատ գործող ռեժիմում (զարկերակային տեւողությունը \(\tau _L \sim 150~\upmu \t): nsity ֆիլտրեր և ճառագայթների բաժանարար թիթեղների համակարգ: Կախված չեզոք խտության ֆիլտրերի համակցությունից՝ թիրախի վրա իմպուլսի էներգիան տատանվում է \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) մինչև \(E_L \sim 100~\text {mJ}\): (\(1~\text {ms}\)-ից ավելի երկար արձագանքման ֆոտոդիոդներ) օգտագործվում են թիրախի վրա միջադեպը որոշելու և արտացոլելու համար, և երկու հզորության հաշվիչներ (ֆոտոդիոդներ կարճ արձագանքման ժամանակներով\(<10~\text {ns}\))՝ միջադեպի և արտացոլված օպտիկական հզորությունը որոշելու համար։ 2-D0 և դիէլեկտրիկ հայելին, որը տեղադրված է նմուշի վայրում: Կենտրոնացրեք ճառագայթը թիրախի վրա, օգտագործելով ոսպնյակ (հակաշղող ծածկույթ \(1.06 \upmu \text {m}\), կիզակետային երկարություն \(160~\text {mm}\)) և ճառագայթի իրան թիրախի մակերեսին 10~\m (60–\m) վերև:
Փորձարարական տեղադրման ֆունկցիոնալ սխեմատիկ դիագրամ. 1-լազեր;2 - լազերային ճառագայթ;3 - չեզոք խտության զտիչ;4 - սինխրոն ֆոտոդիոդ;5 - ճառագայթների բաժանիչ;6 - դիֆրագմ;7 - անկման ճառագայթի կալորիմետր;8 – արտացոլված ճառագայթի կալորիմետր;9 – հարվածային ճառագայթների հզորության հաշվիչ;10 – արտացոլված ճառագայթի հզորության հաշվիչ;11 - կենտրոնացման ոսպնյակ;12 - հայելի;13 – նմուշ;14 – լայնաշերտ պիեզոէլեկտրական փոխարկիչ;15 – 2D փոխարկիչ;16 – դիրքավորման միկրոկառավարիչ;17 – համաժամացման միավոր;18 – բազմաալիք թվային ձեռքբերման համակարգ՝ տարբեր նմուշառման տեմպերով.19 - անհատական ​​համակարգիչ:
Ուլտրաձայնային բուժումն իրականացվում է հետևյալ կերպ. Լազերը գործում է ազատ վազքի ռեժիմով.հետևաբար լազերային իմպուլսի տևողությունը \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) է, որը բաղկացած է մոտավորապես \(1.5~\upmu \text {s } \) յուրաքանչյուրի բազմակի տևողություններից: Լազերային իմպուլսի ժամանակավոր ձևը և նրա սպեկտրը բաղկացած են ցածր հաճախականությամբ, միջին հաճախականությամբ, մոտ 7 տեքստով, միջին հաճախականությամբ և մոտ 7 մոդուլյացիայով: Hz}\), ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում:- Հաճախականության ծրարը ապահովում է նյութի ջեռուցումը և հետագա հալումը և գոլորշիացումը, մինչդեռ բարձր հաճախականության բաղադրիչը ապահովում է ուլտրաձայնային թրթռումները ֆոտոակուստիկ էֆեկտի պատճառով:Այն \(7~\text {kHz}\)-ից մինչև \ (2~\text {MHz}\) է, իսկ կենտրոնական հաճախականությունը \(~ 0.7~\text {MHz}\): Ֆոտոկուստիկ էֆեկտի պատճառով ձայնային իմպուլսները գրանցված են լայնաշերտ պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների միջոցով: Ցուցադրված են պոլիվինիլիդային թաղանթից և դրա ֆտորիդի սպեկտրի պատկերով: Պետք է նշել, որ լազերային իմպուլսների ձևը բնորոշ է ազատ վազող ռեժիմի լազերին:
Լազերային իմպուլսի ինտենսիվության (ա) և ձայնի արագության ժամանակային բաշխումը նմուշի հետևի մակերևույթում (b), լազերային իմպուլսի սպեկտրները (c) և ուլտրաձայնային իմպուլսները (դ) միջինում կազմում են ավելի քան 300 լազերային իմպուլս (կարմիր կոր) մեկ լազերային իմպուլսի համար (կապույտ կոր):
Մենք կարող ենք հստակ տարբերակել ձայնային բուժման ցածր հաճախականության և բարձր հաճախականության բաղադրիչները, որոնք համապատասխանում են լազերային իմպուլսի ցածր հաճախականության և բարձր հաճախականության մոդուլյացիայի համապատասխանաբար: Լազերային իմպուլսի ծրարի կողմից առաջացած ակուստիկ ալիքների ալիքի երկարությունները գերազանցում են \(40~\text {cm});հետևաբար, սպասվում է ակուստիկ ազդանշանի լայնաշերտ բարձր հաճախականության բաղադրիչների հիմնական ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի վրա:
Ֆիզիկական գործընթացները SLM-ում բարդ են և տեղի են ունենում միաժամանակ տարբեր տարածական և ժամանակային մասշտաբներով: Հետևաբար, SLM-ի տեսական վերլուծության համար առավել հարմար են բազմամասշտաբ մեթոդները: SLM-ը հետևյալն է.
Ջեռուցման և հովացման տեմպերը մինչև \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ մինչև \(10^{13}~\text {W} սմ}^2\) տեղայնացված լազերային ճառագայթման պատճառով հզորության խտությամբ:
Հալման-պինդացման ցիկլը տևում է 1-ից մինչև \(10~\text {ms}\), ինչը նպաստում է հալման գոտու արագ ամրացմանը հովացման ընթացքում:
Նմուշի մակերեսի արագ տաքացումը հանգեցնում է մակերևութային շերտում բարձր ջերմաէլաստիկ լարումների ձևավորմանը: Փոշու շերտի բավարար (մինչև 20%) հատվածը ուժեղ գոլորշիացված է63, ինչը հանգեցնում է մակերեսի վրա լրացուցիչ ճնշման բեռի՝ ի պատասխան լազերային աբլյացիայի: Հետևաբար, առաջացած լարումը զգալիորեն աղավաղում և խեղաթյուրում է բարձր տարրերը, հատկապես մոտակայքում գտնվող հատվածը: Սեդ լազերային եռացումը հանգեցնում է ուլտրաձայնային լարման ալիքների առաջացմանը, որոնք տարածվում են մակերեսից մինչև հիմք: Տեղական լարվածության և լարվածության բաշխման վերաբերյալ ճշգրիտ քանակական տվյալներ ստանալու համար իրականացվում է ջերմության և զանգվածի փոխանցման հետ կապված էլաստիկ դեֆորմացիայի խնդրի մեսոսկոպիկ մոդելավորում:
Մոդելի կառավարող հավասարումները ներառում են (1) անկայուն ջերմային փոխանցման հավասարումներ, որտեղ ջերմային հաղորդունակությունը կախված է փուլային վիճակից (փոշի, հալված, բազմաբյուրեղ) և ջերմաստիճանից, (2) առաձգական դեֆորմացիայի տատանումները շարունակական աբլյացիայից և ջերմաէլաստիկ ընդլայնման հավասարումը: հաղորդիչ ջերմափոխանակություն և գոլորշիացման հոսք: Զանգվածային հոսքը որոշվում է գոլորշիացնող նյութի հագեցած գոլորշիների ճնշման հաշվարկի հիման վրա: Էլաստոպլաստիկ լարվածություն-լարում հարաբերությունն օգտագործվում է այն դեպքում, երբ ջերմաէլաստիկ սթրեսը համաչափ է ջերմաստիճանի տարբերությանը: Անվանական հզորության համար \(300~\text \(300~\text {W}\t~{0mit) հաճախականությունը և 10-ը: (200~\upmu \text {m}\ ) արդյունավետ ճառագայթի տրամագիծը:
Նկար 3-ը ցույց է տալիս հալված գոտու թվային մոդելավորման արդյունքները՝ օգտագործելով մակրոսկոպիկ մաթեմատիկական մոդելը: Միաձուլման գոտու տրամագիծը \(200~\upmu \text {m}\) է (\(100~\upmu \text {m}\) շառավիղ) և \(40~\upmu \simulation p. ջերմաստիճանը ցույց է տալիս, քանի որ ջերմաստիճանը տատանվում է 1-ի հետ: 0~\text {K}\) զարկերակային մոդուլյացիայի բարձր ընդհատվող գործակցի պատճառով: Ջեռուցման \(V_h\) և հովացման \(V_c\) դրույքաչափերը համապատասխանաբար \(10^7\) և \(10^6~\text {K}/\text {s}\) կարգի են: Այս 4 լավ արժեքները համաձայնվում են մեր նախորդ 6 mag\n-ի միջև: և \(V_c\) հանգեցնում է մակերևութային շերտի արագ գերտաքացմանը, որտեղ ջերմային հաղորդակցությունը դեպի ենթաշերտը անբավարար է ջերմությունը հեռացնելու համար: Հետևաբար, \(t=26~\upmu \text {s}\) մակերևույթի ջերմաստիճանը հասնում է մինչև \(4800~\text {K}\): Ուժեղ նյութի գոլորշիացումը կարող է առաջացնել նմուշի մակերևույթի արտահոսք:
Մեկ լազերային իմպուլսային զարկերակի հալման գոտու թվային մոդելավորման արդյունքները 316 լ նմուշի ափսեի վրա: Իմպուլսի սկզբից մինչև հալած ավազանի խորությունը առավելագույն արժեքին հասնելու ժամանակը \(180~\upmu\text {s}\): Իզոթերմը\(T = T_L = պինդ փուլը (Ks) և հեղուկի (հեղուկի) միջև է: դեղին գծերը համապատասխանում են հաջորդ բաժնում ջերմաստիճանի ֆունկցիայի գծով հաշվարկված զիջման լարվածությանը: Հետևաբար, երկու իզոլագծերի (իզոտերմ\(T=T_L\) և իզոբարներ\(\sigma =\sigma _V(T)) միջև ընկած հատվածում պինդ փուլը ենթարկվում է ուժեղ մեխանիկական բեռների, ինչը կարող է հանգեցնել միկրոկառուցվածքի փոփոխության:
Այս էֆեկտն ավելի մանրամասն նկարագրված է Նկար 4ա-ում, որտեղ ճնշման մակարդակը հալած գոտում գծագրված է որպես ժամանակի և մակերեսից հեռավորության ֆունկցիա: Նախ, ճնշման վարքագիծը կապված է վերը Նկար 2-ում նկարագրված լազերային իմպուլսի ինտենսիվության մոդուլյացիայի հետ: Առավելագույն ճնշում \text{s}\) մոտ \(10~\text wasned the MPa ~ at about)): Կառավարման կետում տեղական ճնշման տուգանքը ունի նույն տատանումների բնութագրերը, ինչ \(500~\text {kHz}\) հաճախականությունը: Սա նշանակում է, որ ուլտրաձայնային ճնշման ալիքները առաջանում են մակերեսի վրա և այնուհետև տարածվում են ենթաշերտի մեջ:
Հալման գոտու մոտ դեֆորմացիայի գոտու հաշվարկված բնութագրերը ցույց են տրված նկ. 4b-ում: Լազերային աբլյացիան և ջերմաէլաստիկ սթրեսը առաջացնում են առաձգական դեֆորմացիոն ալիքներ, որոնք տարածվում են ենթաշերտի մեջ: Ինչպես երևում է նկարից, սթրեսի առաջացման երկու փուլ կա: մակերևութային ճնշմանը նման մոդուլյացիա: Այս լարվածությունը առաջանում է լազերային աբլացիայի պատճառով, և հսկիչ կետերում ջերմաէլաստիկ սթրես չի նկատվել, քանի որ ջերմության ազդեցության սկզբնական գոտին չափազանց փոքր էր:
Ստացված մոդուլացված լարվածության մակարդակները զգալի ազդեցություն ունեն պինդ-հեղուկ միջերեսի վրա և կարող են լինել պնդացման ուղին կառավարող հսկիչ մեխանիզմ: Դեֆորմացիայի գոտու չափը 2-ից 3 անգամ ավելի մեծ է, քան հալման գոտումը: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, հալման իզոթերմի գտնվելու վայրը և լարվածության մակարդակը, որը հավասար է ելքային լարման բարձր մակարդակին, համեմատվում են ավելի բարձր բեռնվածության հետ: տրամագիծը 300-ից մինչև \(800~\upmu \text {m}\) միջև՝ կախված ակնթարթային ժամանակից:
Հետևաբար, իմպուլսային լազերային հալման բարդ մոդուլյացիան հանգեցնում է ուլտրաձայնային էֆեկտի: Միկրոկառուցվածքի ընտրության ուղին տարբերվում է, եթե համեմատվում է SLM-ի հետ առանց ուլտրաձայնային բեռնման: Դեֆորմացված անկայուն շրջանները հանգեցնում են սեղմման և ձգման պարբերական ցիկլերի պինդ փուլում: Այսպիսով, հացահատիկի նոր սահմանների ձևավորումը կարող է փոխվել միկրոկառուցվածքի և ենթակառուցվածքի հատկությունների վրա: , ինչպես ցույց է տրված ստորև: Ստացված եզրակացությունները հնարավորություն են տալիս նախագծել իմպուլսային մոդուլյացիայի միջոցով առաջացած ուլտրաձայնային SLM նախատիպ: Այս դեպքում, այլուր օգտագործվող պիեզոէլեկտրական ինդուկտորը 26 կարող է բացառվել:
ա) Ճնշումը որպես ժամանակի ֆունկցիա՝ հաշվարկված 0, 20 և \(40~\upmu \text {m}\) մակերեսից տարբեր հեռավորությունների վրա համաչափության առանցքի երկայնքով: (բ) Ժամանակից կախված Von Mises-ի լարվածությունը հաշվարկված պինդ մատրիցով 70, 120 և \(170~\upmu \u003d մակերևույթից) տեքստից հեռավորությունների վրա:
Փորձերը կատարվել են AISI 321H չժանգոտվող պողպատից սալերի վրա \(20\ անգամ 20\ անգամ 5~\ text {mm}\) չափսերով։ Յուրաքանչյուր լազերային իմպուլսից հետո թիթեղը շարժվում է \(50~\upmu \text {m}\), իսկ լազերային ճառագայթի գոտկատեղը թիրախ մակերևույթի վրա կազմում է մոտավորապես \\(1000m) ենթակետ: նույն ուղու երկայնքով՝ առաջացնելով հացահատիկի մաքրման համար մշակված նյութի վերահալեցումը: Բոլոր դեպքերում, վերահալված գոտին հնչյունավորվել է, կախված լազերային ճառագայթման տատանողական բաղադրիչից: Սա հանգեցնում է հացահատիկի միջին մակերեսի ավելի քան 5 անգամ կրճատման:
Ենթահողեր (a,d,g,j) և (b,e,h,k) – լազերային հալված շրջանների միկրոկառուցվածք, ենթահողեր (c,f,i,l) – գունավոր հատիկների մակերեսային բաշխում։Ստվերավորումը ներկայացնում է մասնիկները, որոնք օգտագործվում են հիստոգրամը հաշվարկելու համար: Գույները համապատասխանում են հատիկավոր շրջաններին (տե՛ս հիստոգրամի վերևի գունային գիծը: Ենթագծերը (ac) համապատասխանում են չմշակված չժանգոտվող պողպատին, իսկ ենթաշերտերը (df), (gi), (jl) համապատասխանում են 1, 3 և 5 վերահալվածքներին:
Քանի որ լազերային իմպուլսի էներգիան չի փոխվում հաջորդ անցումների միջև, հալած գոտու խորությունը նույնն է: Այսպիսով, հաջորդ ալիքն ամբողջությամբ «ծածկում է» նախորդը: Այնուամենայնիվ, հիստոգրամը ցույց է տալիս, որ հատիկների միջին և միջին մակերեսը նվազում է անցումների քանակի ավելացման հետ: Սա կարող է ցույց տալ, որ լազերը գործում է սուբստրատի վրա:
Հացահատիկի մաքրումը կարող է պայմանավորված լինել հալած ավազանի արագ սառեցմամբ65: Փորձերի ևս մեկ խումբ է իրականացվել, երբ չժանգոտվող պողպատից թիթեղների մակերեսները (321H և 316L) ենթարկվել են մթնոլորտում (Նկար 6) և վակուումային (Նկար 6) և վակուումային (նկ. 7) լազերային շարունակական ալիքի ճառագայթմանը: Nd:YAG լազերի արդյունքները ազատ վազքի ռեժիմում: Այնուամենայնիվ, նկատվեց տիպիկ սյունաձև կառուցվածք:
Շարունակական ալիքի լազերի լազերային հալված շրջանի միկրոկառուցվածքը (300 Վտ մշտական ​​հզորություն, 200 մմ/վ սկանավորման արագություն, AISI 321H չժանգոտվող պողպատ):
ա) Լազերային հալված շրջանի միկրոկառուցվածքի և (բ) վակուումի մեջ շարունակական ալիքի լազերով (100 Վտ հաստատուն հզորություն, 200 մմ/վ սկանավորման արագություն, AISI 316L չժանգոտվող պողպատ)\ (\sim 2~\text {mbar}\) միկրոկառուցվածքի և (բ) լազերային հալված շրջանի էլեկտրոնային ցրման պատկերները:
Հետևաբար, հստակ ցույց է տրված, որ լազերային իմպուլսի ինտենսիվության բարդ մոդուլյացիան զգալի ազդեցություն ունի ստացված միկրոկառուցվածքի վրա: Մենք կարծում ենք, որ այս էֆեկտը մեխանիկական բնույթ է կրում և առաջանում է ուլտրաձայնային թրթռումների առաջացման պատճառով, որոնք տարածվում են հալվածի ճառագայթված մակերեսից նմուշի խորքում: Նմանատիպ արդյունքներ են ստացվել 13, 26, 26, 26, 26, 26, 200 ապահովելով բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային հետազոտություն տարբեր նյութերում, ներառյալ Ti-6Al-4V խառնուրդ 26 և չժանգոտվող պողպատ 34, որի արդյունքը: Հնարավոր մեխանիզմը ենթադրվում է հետևյալ կերպ: Ինտենսիվ ուլտրաձայնը կարող է առաջացնել ակուստիկ կավիտացիա, ինչպես ցույց է տրված գերարագ in situ synchrotron ռենտգենյան պատկերում: ~\text {MPa}\)69. Նման հարվածային ալիքները կարող են բավականաչափ ուժեղ լինել, որպեսզի նպաստեն զանգվածային հեղուկներում կրիտիկական չափի պինդ փուլային միջուկների ձևավորմանը՝ խաթարելով շերտ առ շերտ հավելումների արտադրության բնորոշ սյունաձև հատիկի կառուցվածքը:
Այստեղ մենք առաջարկում ենք մեկ այլ մեխանիզմ, որը պատասխանատու է ինտենսիվ ձայնային արտանետման միջոցով կառուցվածքի փոփոխության համար: Պնդացումից անմիջապես հետո նյութը գտնվում է բարձր ջերմաստիճանում, մոտ հալման կետին և ունի չափազանց ցածր ելքային լարվածություն: Ուլտրաձայնային ինտենսիվ ալիքները կարող են հանգեցնել պլաստիկ հոսքի, որը փոխում է տաք, պարզապես պնդացած նյութի հատիկի կառուցվածքը: Այնուամենայնիվ, փորձնական տվյալները հասանելի են {1 տեքստի ջերմաստիճանում: K}\) (տես Նկար 8): Հետևաբար, այս վարկածը ստուգելու համար մենք կատարեցինք AISI 316 L պողպատի նման Fe-Cr-Ni բաղադրության մոլեկուլային դինամիկայի (MD) սիմուլյացիաներ, որպեսզի գնահատենք զիջման լարվածության վարքը հալման կետի մոտ: Ելքի լարվածությունը հաշվարկելու համար մենք օգտագործեցինք MD կտրվածքային լարվածության թուլացման տեխնիկան: հաշվարկներում, մենք օգտագործել ենք Ներկառուցված ատոմային մոդելը (EAM) 74-ից: MD մոդելավորումները կատարվել են LAMMPS 75,76 կոդերի միջոցով: MD մոդելավորումների մանրամասները կհրապարակվեն մեկ այլ տեղ: Ելքի լարվածության MD հաշվարկման արդյունքները` որպես ջերմաստիճանի ֆունկցիա, ներկայացված են Նկ.
316 դասի ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատի զիջման լարվածությունը և մոդելի բաղադրությունը՝ համեմատած ջերմաստիճանի MD մոդելավորման համար: Փորձարարական չափումներ հղումներից. (ա) 77, (բ) 78, (գ) 79, (դ) 80, (ե) 81. հղում. արտադրություն: Այս ուսումնասիրության մեջ MD-ի լայնածավալ սիմուլյացիաների արդյունքները նշվում են որպես \(\vartriangleft\) անթերի անսահման մեկ բյուրեղի համար և \(\vartriangleright\) վերջավոր հատիկների համար՝ հաշվի առնելով հատիկների միջին չափը Hall-Petch հարաբերակցության Չափերը\~ {m}\t):
Կարելի է տեսնել, որ \(T>1500~\text {K}\) ելքի լարվածությունը նվազում է \(40~\text {MPa}\): Մյուս կողմից, հաշվարկները կանխատեսում են, որ լազերային գեներացվող ուլտրաձայնային ամպլիտուդը գերազանցում է \(40~\text {MPa}\) (տես նկ.
SLM-ի ընթացքում 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատի միկրոկառուցվածքի ձևավորումը փորձարարականորեն հետազոտվել է բարդ ինտենսիվության մոդուլացված իմպուլսային լազերային աղբյուրի միջոցով:
Լազերային հալման գոտում հացահատիկի չափի նվազում է հայտնաբերվել 1, 3 կամ 5 անցումներից հետո շարունակական լազերային վերահալման պատճառով:
Մակրոսկոպիկ մոդելավորումը ցույց է տալիս, որ տարածքի գնահատված չափը, որտեղ ուլտրաձայնային դեֆորմացիան կարող է դրականորեն ազդել ամրացման ճակատի վրա, մինչև \(1~\text {mm}\):
Մանրադիտակային MD մոդելը ցույց է տալիս, որ AISI 316 ավստենիտիկ չժանգոտվող պողպատի զիջման ուժը զգալիորեն կրճատվել է մինչև \(40~\text {MPa}\) հալման կետի մոտ:
Ստացված արդյունքները ենթադրում են նյութերի միկրոկառուցվածքի վերահսկման մեթոդ՝ օգտագործելով բարդ մոդուլացված լազերային մշակում և կարող է հիմք ծառայել իմպուլսային SLM տեխնիկայի նոր փոփոխություններ ստեղծելու համար:
Liu, Y. et al.TiB2/AlSi10Mg կոմպոզիտների in situ միկրոկառուցվածքային էվոլյուցիան և մեխանիկական հատկությունները լազերային ընտրովի հալման միջոցով [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021):
Gao, S. et al.316L չժանգոտվող պողպատի լազերային ընտրովի հալման վերաբյուրեղացման հատիկի սահմանային ճարտարագիտություն [J]:Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020 թ.):
Chen, X. & Qiu, C. In situ սենդվիչային միկրոկառուցվածքների մշակում ուժեղացված ճկունությամբ՝ լազերային հալված տիտանի համաձուլվածքների լազերային տաքացման միջոցով.science.Rep.10, 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020 թ.):
Azarniya, A. et al. Ti-6Al-4V մասերի հավելանյութերի արտադրություն մետաղի լազերային նստվածքով (LMD). գործընթաց, միկրոկառուցվածք և մեխանիկական հատկություններ: J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019 թ.):
Kumara, C. et al. Alloy 718-ի լազերային մետաղի փոշու ուղղորդված էներգիայի կուտակման միկրոկառուցվածքային մոդելավորում. Ավելացնել արտադրություն.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019):
Busey, M. et al.Parametric Neutron Bragg Edge Imaging Study of Additively Manufactured Samples Treed by Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021):
Tan, X. et al.Ti-6Al-4V-ի գրադիենտ միկրոկառուցվածքը և մեխանիկական հատկությունները հավելյալ ձևով ստեղծված էլեկտրոնային ճառագայթների հալման միջոցով: Alma Mater Journal.97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (201):