Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorer'де шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдөөсүз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Өндүрүштүк процессте азыктардын микроструктурасын көзөмөлдөө үчүн тандалма лазердик эрүүгө негизделген жаңы механизм сунушталат. Механизм эриген бассейнде татаал интенсивдүүлүктү модуляциялаган лазердик нурлануу жолу менен жогорку интенсивдүү ультра үн толкундарынын пайда болушуна таянат. Эксперименталдык изилдөөлөр жана сандык симуляциялар көрсөткөндөй, бул башкаруу механизми заманбап дизайнга жана техникалык жактан эффективдүү интеграцияланган. машиналар.
Татаал формадагы тетиктердин кошумча өндүрүшү (AM) акыркы он жылдыктарда кыйла өстү. Бирок, кошумча өндүрүш процесстеринин ар түрдүүлүгүнө карабастан, анын ичинде селективдүү лазердик эритүү (SLM) 1,2,3, металлдын түздөн-түз лазердик катмары4,5,6, электрон нурунун эриши7,8 жана башкалар 9,10, анын өзгөчөлүгүнө карабастан, анын спецификалык мүнөздөмөлөрү катуу болушу мүмкүн. процесс жогорку жылуулук градиенттери, жогорку муздатуу ылдамдыгы жана эрүү жана кайра эритүү материалдарында жылытуу циклдарынын татаалдыгы менен байланышкан11, бул эпитаксиалдык дандын өсүшүнө жана олуттуу көзөнөктүүлүккө алып келет12,13.Натыйжалар көрсөткөндөй, термикалык градиенттерди, муздатуу ылдамдыктарын жана эритмелердин курамын көзөмөлдөө же майда тең дан структураларына жетүү үчүн ар кандай касиеттердин тышкы талаалары (мисалы, УЗИ) аркылуу кошумча физикалык соккуларды колдонуу керек.
Көптөгөн басылмалар кадимки куюу процесстеринде катуулануу процессине титирөө менен дарылоонун таасири менен байланышкан14,15.Бирок, жапырт эритмелерге тышкы талааны колдонуу керектүү материалдын микроструктурасын бербейт.Суюк фазанын көлөмү аз болсо, кырдаал кескин өзгөрөт.Мындай учурда, тышкы талаа катуулануу процессине олуттуу таасир этет, акмагниттик талаанын магниттик таасирлери эске алынган. ,19,20,21,22,23,24,25,26,27, жаа аралаштыруу28 жана термелүү29, импульстуу плазма догалары30,31 жана башка методдор32 .Тышкы жогорку интенсивдүү ультра үн булагын (20 кГц жыштыкта) колдонуу менен субстратка тиркеңиз. Кавитация аркылуу жаңы кристаллиттерди пайда кылуу үчүн температуранын градиентинин төмөндөшү жана ультра үндү жакшыртуу.
Бул жумушта биз эрүү лазеринин өзү тарабынан пайда болгон үн толкундары менен эриген бассейнди sonicating аркылуу аустениттик дат баспас болоттун бүртүкчөлөрүнүн структурасын өзгөртүү мүмкүнчүлүгүн изилдедик. Жарыкты жутуучу чөйрөгө түшкөн лазердик нурлануунун интенсивдүүлүгүнүн модуляциясы ультра үн толкундарынын пайда болушуна алып келет, бул анын материалынын микроструктурасын өзгөртө алат. колдонуудагы SLM 3D принтерлерине оңой интеграцияланышы мүмкүн. Бул иштеги эксперименттер беттери интенсивдүүлүк менен модуляцияланган лазердик нурланууга дуушар болгон дат баспас болоттон жасалган пластиналарда аткарылган. Демек, техникалык жактан, беттик лазердик тазалоо жүргүзүлөт. Бирок, эгерде мындай лазердик тазалоо ар бир катмардын бетинде жүргүзүлсө, катмар-катмардын үстүнкү бетинде аткарылса, катмардан-кабатта же бөлүкчөлөрүндө көлөмдүн бүтүндөй бөлүкчөлөрү тандалып алынган болсо, көлөмгө жетишилет. катмар-катмар курулган, ар бир катмардын бетинин лазердик тазалоосу "лазердик көлөмдү дарылоого" барабар.
Ал эми ультраүн мүйүзгө негизделген УЗИ терапиясында, турган үн толкунунун ультраүн энергиясы компонент боюнча бөлүштүрүлөт, ал эми лазер менен шартталган УЗИ интенсивдүүлүгү лазердик нурлануу абсорбцияланган чекитке жакын жерде топтолгон. SLM порошок төшөгүндө бир sonotrode колдонуу татаал, анткени порошоктун үстүнкү радиациясынын үстүнкү бети калбашы керек. бөлүктүн үстүнкү бетинде стресс.Ошондуктан, акустикалык стресс нөлгө жакын жана бөлүкчөлөрдүн ылдамдыгы бөлүктүн бардык үстүнкү бетинде максималдуу амплитудага ээ. Бүткүл эриген бассейндин ичиндеги үн басымы ширетүүчү башы тарабынан түзүлгөн максималдуу басымдын 0,1% ашпоого тийиш, анткени ультраүн толкундарынын толкун узундугу болоттун жыштыгы менен к\~3\m {~ 3\m ext. ) жана Тереңдик адатта \(\sim 0,3~\текст {мм}\) азыраак болот.Ошондуктан УЗИнин кавитацияга тийгизген таасири аз болушу мүмкүн.
Белгилей кетчү нерсе, металлды түздөн-түз лазердик чөктүрүүдө интенсивдүүлүк-модуляцияланган лазердик нурланууну колдонуу изилдөөнүн активдүү багыты болуп саналат35,36,37,38.
Лазердик нурлануунун чөйрөгө тийгизген жылуулук эффектиси материалды иштетүү үчүн дээрлик бардык лазердик техникалардын 39, 40 үчүн негизи болуп саналат, мисалы, кесүү41, ширетүү, катуулоо, бургулоо42, бетти тазалоо, бетти эритмелөө, бетти жылтыратуу43, ж.б. ,46.
Белгилеп кетүүчү нерсе, чөйрөдөгү стационардык эмес кыймылдар, анын ичинде жутуучу чөйрөгө лазердик аракет, андагы аздыр-көптүр эффективдүү акустикалык толкундардын козголушуна алып келет.Башында негизги көңүл суюктуктардагы толкундардын лазердик дүүлүктүрүүсүнө жана үндүн ар кандай жылуулук дүүлүктүрүү механизмдерине (термикалык кеңейүү, буулануу, өтүү фазасы, жыйрылышы, көлөмү 847, ж. монографиялар50, 51, 52 бул процесстин теориялык анализин жана анын мүмкүн болгон практикалык колдонулушун камсыз кылат.
Бул маселелер кийинчерээк ар кандай конференцияларда талкууланып, УЗИнин лазердик дүүлүгүүсү лазердик технологиянын53 жана медицинанын54 өнөр жайлык тиркемелеринде да колдонулат.Ошондуктан, импульстук лазер жарыгынын жутуу чөйрөсүнө таасир эте турган процессинин негизги концепциясы түзүлгөн деп эсептесе болот.Лазердик ультра үндүк текшерүү кемчиликти аныктоо үчүн колдонулат.
Лазердик шок толкундарынын материалдарга таасири лазердик шок peening57,58,59 негизи болуп саналат, ал ошондой эле кошумча өндүрүлгөн parts60.However, лазердик соккуну бекемдөө наносекунддук лазердик импульстарды жана механикалык жүктөгөн беттерде эң натыйжалуу (мисалы, суюктуктун катмары менен механикалык жүктөө59 үчүн) колдонулат.
Катуу материалдардын микроструктурасына ар кандай физикалык талаалардын мүмкүн болуучу таасирин изилдөө үчүн эксперименттер өткөрүлдү. Эксперименттик түзүлүштүн функционалдык схемасы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Эркин иштөө режиминде иштеген импульстүү Nd:YAG катуу абалдагы лазер (импульстун узактыгы \(\tau _L \sim 150~}\text сериясы колдонулган). транзиттик тыгыздык чыпкалары жана нур бөлүүчү пластиналар системасы. Нейтралдуу тыгыздык чыпкаларынын айкалышына жараша бутадагы импульстун энергиясы \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) чейин \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) чейин өзгөрөт. , жана эки калориметр (узак жооп берүү убактысы \(1~\текст {ms}\) ашкан фотодиоддор) бутага түшкөн жана чагылдырылган инциденттерди аныктоо үчүн жана эки кубаттуулук өлчөгүчтөр (кыска жооп берүү убакыттары бар фотодиоддор\(<10~\текст {ns}\)) инциденттерди жана чагылдырылган оптикалык кубаттуулукту аныктоо үчүн колдонулат. LP12-3S-H2-D0 жана үлгү жайгашкан жерге орнотулган диэлектрдик күзгү. Объективди (антирефлексиялык каптоо \(1,06 \upmu \текст {m}\), фокустук узундук \(160~\текст {мм}\)) жана бутага алынган беттеги нурдун белин (1000m\u000) колдонуп, нурду бутага багыттаңыз.
Эксперименталдык түзүлүштүн функционалдык схемасы: 1—лазер;2 — лазер нуру;3— нейтралдуу тыгыздык чыпкасы;4—синхрондуу фотодиод;5 — нур бөлгүч;6 — диафрагма;7— түшкөн нурдун калориметри;8 – чагылган нурдун калориметри;9 – нурлануучу электр энергиясын өлчөгүч;10 – чагылган нурдун кубаттуулугун өлчөгүч;11 – фокустоочу линза;12 – күзгү;13 – үлгү;14 – кең тилкелүү пьезоэлектрдик өзгөрткүч;15 – 2D конвертер;16 – позициялоочу микроконтроллер;17 – синхрондоштуруу бирдиги;18 – ар кандай тандоо ылдамдыгы менен көп каналдуу санариптик алуу системасы;19 – персоналдык компьютер.
УЗИ дарылоо төмөнкүдөй жүзөгө ашырылат.Лазер эркин чуркоо режиминде иштейт;ошондуктан лазердик импульстун узактыгы \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), ал ар бири болжол менен \(1,5~\upmu \text {s } \) бир нече узактыктан турат. Лазердик импульстун убактылуу формасы жана анын спектри төмөнкү жыштыктагы конверттен жана орточо жыштыктан турат. Гц}\), 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй.- Жыштык конверт материалдын ысытылышын жана андан кийин эрүү жана бууланышын камсыз кылат, ал эми жогорку жыштык компоненти фотоакустикалык эффекттин эсебинен ультра үн титирөөнү камсыз кылат. Лазер тарабынан түзүлгөн ультра үн импульстун толкун формасы негизинен лазердин импульстун интенсивдүүлүгүнүн убакыт формасы менен аныкталат.Ал \(7~\текст {кГц}\) чейин \(2~\текст {МГц}\), ал эми борбордук жыштыгы \(~ 0,7~\текст {МГц}\). Фотоакустикалык эффекттен улам акустикалык импульстар поливинилиденден жасалган кең тилкелүү пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдүн жардамы менен жазылган жана анын толкун формасында чагылдырылбашы керек. лазердин импульстары эркин иштөө режиминдеги лазерге мүнөздүү.
Лазердик импульстун интенсивдүүлүгүнүн (а) жана үлгүнүн арткы бетиндеги үндүн ылдамдыгынын убактылуу бөлүштүрүлүшү (b), лазер импульсунун спектрлери (c) жана ультра үн импульстарынын (d) бир лазер импульсунун (көк ийри сызык) орточо 300дөн ашык лазер импульстары (кызыл ийри) .
Биз так лазер импульс төмөн жыштык конверт жана жогорку жыштыктык модуляция тиешелүү акустикалык дарылоонун төмөнкү жыштыктагы жана жогорку жыштыктагы компоненттерин айырмалай алат.Лазердик импульс конверт тарабынан түзүлгөн акустикалык толкундардын толкун узундуктары ашат \(40~}\text {см);ошондуктан микроструктурага акустикалык сигналдын кең тилкелүү жогорку жыштыктагы компоненттеринин негизги таасири күтүлөт.
SLMдеги физикалык процесстер татаал жана бир эле учурда ар кандай мейкиндик жана убакыттык масштабдарда ишке ашат.Ошондуктан, көп масштабдуу методдор СЛМди теориялык талдоо үчүн эң ылайыктуу. Математикалык моделдер адегенде көп физикалык болушу керек. Көп фазалуу чөйрөнүн механикасы жана термофизикасы “катуу-суюктук эритмеси” андан кийин SLM материалынын эффективдүү мүнөздөмөлөрү менен SLMнин эффективдүү мүнөздөмөлөрү менен өз ара аракеттениши мүмкүн. төмөнкүлөр болуп саналат.
Жылытуу жана муздатуу ылдамдыгы \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ чейин, кубаттуулук тыгыздыгы \(10^{13}~\text {W} см}^2\) менен локализацияланган лазердик нурлануунун эсебинен.
Эрүү-катуу цикл 1 менен \(10~\текст {ms}\) ортосунда созулат, бул муздатуу учурунда эрүү зонанын тез катып калышына өбөлгө түзөт.
Үлгү бетинин тез ысытылышы беттик катмарда жогорку термоэластикалык стресстердин пайда болушуна алып келет. Порошок катмарынын жетиштүү (20% га чейин) бөлүгү катуу бууланып63, бул лазердик абляцияга жооп катары бетинде кошумча басым жүктөмүнө алып келет. Демек, индукцияланган штамм олуттуу түрдө геометриянын жанында, өзгөчө тепкичтин геометриясынын жогорку темптерин бурмалайт. Лазердик күйгүзүү бетинен субстратка тараган ультраүн штамм толкундарынын пайда болушуна алып келет. Жергиликтүү стресс жана штаммдын бөлүштүрүлүшү боюнча так сандык маалыматтарды алуу үчүн жылуулукка жана масса өткөрүүгө конъюгацияланган серпилгич деформация проблемасынын мезоскопиялык симуляциясы аткарылат.
Модельдин башкаруучу теңдемелерине (1) жылуулук өткөрүмдүүлүк фазалык абалга (порошок, эритме, поликристаллдык) жана температурага көз каранды болгон туруксуз жылуулук өткөрүмдүүлүк теңдемелерин, (2) үзгүлтүксүз абляциядан кийин серпилгичтүү деформациянын термелүүсүн жана термоэластикалык кеңейүү теңдемесин камтыйт. Чек ара маселеси эксперименталдык жылуулук өткөрүмдүүлүктү аныктоочу муздаткыч беттин шартында аныкталат. алмашуу жана буулануу агымы. Массалык агым буулануучу материалдын каныккан буу басымын эсептөөнүн негизинде аныкталат. Эластопластикалык стресс-штамм байланышы термоэластикалык стресс температуранын айырмасына пропорционалдуу болгон жерде колдонулат. Номиналдуу кубаттуулук үчүн \(300~\текст {W}\), жыштык \(10^5}\0000(10^5~\text), жыштык \(10 ^ 5 ~ \ 0 mu) эффективдүү (10 ^ 5 ~ \ 0 mu) \text {m}\ ) эффективдүү нурдун диаметри.
3-сүрөттө макроскопиялык математикалык моделдин жардамы менен эриген зонанын сандык симуляциясынын натыйжалары көрсөтүлгөн. Терүү зонанын диаметри \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) радиусу) жана \(40~\upmu \text {m}\) радиусу локалдуу температураны көрсөтүп турат, бул температуранын локалдык натыйжалары {m}0) 0~\текст {K}\) импульстун модуляциясынын жогорку үзгүлтүктүү факторуна байланыштуу. Жылытуу \(V_h\) жана муздатуу \(V_c\) ылдамдыгы \(10^7\) жана \(10^6~\текст {K}/\text {s}\), тиешелүүлүгүнө жараша. _c\) үстүнкү катмардын тез ысып кетишине алып келет, мында субстраттын жылуулук өткөрүмдүүлүгү жылуулукту алып салуу үчүн жетишсиз болот. Ошондуктан, \(t=26~\upmu \text {s}\) жердин температурасы \(4800~\text {K}\) ге чейин жеткен.
316L үлгү пластинасында бир лазердик импульс эрүү зонасынын сандык симуляциясынын натыйжалары. Импульстун башталышынан эриген бассейндин тереңдигине чейинки максималдуу мааниге жеткен убакыт \(180~\upmu\text {s}\). сызыктар) кийинки бөлүмдө температуранын функциясы катары эсептелген кирешелүүлүктүн стрессине туура келет. Демек, эки изолиниянын (изотермалар\(T=T_L\) жана изобарлардын\(\сигма =\сигма _V(T)\)) ортосундагы доменде катуу фаза күчтүү механикалык жүктөргө дуушар болот, бул микроструктуранын өзгөрүшүнө алып келиши мүмкүн.
Бул таасир андан ары 4a-сүрөттө түшүндүрүлөт, мында эриген зонадагы басымдын деңгээли убакыттын жана беттик аралыктын функциясы катары көрсөтүлгөн. Биринчиден, басымдын жүрүм-туруму жогоруда 2-сүрөттө сүрөттөлгөн лазердин импульстун интенсивдүүлүгүнүн модуляциясы менен байланышкан. А максималдуу басым \text{s}\) болжол менен \(10~\text {MPa}\)= 2000-жылы байкалган. башкаруу чекитиндеги басым, \(500~\текст {kHz}\ жыштыгы сыяктуу термелүү мүнөздөмөсүнө ээ. Бул ультрадыбыстык басым толкундары жер бетинде пайда болуп, андан кийин субстратка тарайт дегенди билдирет.
Эрүү зонасына жакын деформациялык зонанын эсептелген мүнөздөмөлөрү 4б-сүрөттө көрсөтүлгөн.Лазердик абляция жана термоэластикалык стресс субстратка тараган серпилгич деформация толкундарын жаратат.Сүрөттөн көрүнүп тургандай, стресс генерациясынын эки стадиясы бар.Биринчи фазада \(t < 40~\upmu \text) {\text {8 МП {\ss {\ss менен көтөрүлөт. үстүңкү басымга окшош модуляция.Бул стресс лазердик абляциядан улам пайда болот жана башкаруу пункттарында эч кандай термоэластикалык стресс байкалган эмес, анткени алгачкы жылуулук таасир эткен аймак өтө кичинекей болгон. Жылуулук субстратка тараганда, башкаруу пункту \(40~\текст {МПа}\) жогору термоэластикалык стрессти жаратат.
Алынган модуляцияланган стресс деңгээли катуу суюктуктун интерфейсине олуттуу таасирин тийгизет жана катуулануу жолун жөнгө салуучу башкаруу механизми болушу мүмкүн. Деформациялык зонанын өлчөмү эрүү зонасына караганда 2-3 эсе чоң. көз ирмемдик убакытка жараша диаметри 300 жана \(800~\upmu \text {m}\) ортосунда.
Ошондуктан, импульстүү лазердик күйгүзүүнүн комплекстүү модуляциясы ультраүн эффектине алып келет. Микроструктураны тандоо жолу ультра үнсүз loading.Deformed туруксуз аймактар ​​катуу фазада кысуу жана сунуунун мезгилдүү циклдерине алып келет. төмөндө көрсөтүлгөндөй. Алынган корутундулар импульстун модуляциясы менен шартталган ультра үн менен башкарылган SLM прототипин долбоорлоо мүмкүнчүлүгүн берет. Бул учурда, башка жерде колдонулган пьезоэлектрдик индуктор 26 алынып салынышы мүмкүн.
(a) Симметрия огу боюнча 0, 20 жана \(40~\upmu \text {m}\) бетинен ар кандай аралыкта эсептелген убакыттын функциясы катары басым.(b) Убакытка көз каранды Фон Мизес чыңалуусу катуу матрицада үлгүнүн бетинен 70, 120 жана \(170~\upmu\t) аралыкта эсептелген.
Эксперимент AISI 321H дат баспас болоттон жасалган пластиналарда аткарылган, өлчөмдөрү \(20\ эсе 20\ 5~\текст {мм}\). Ар бир лазердик импульстен кийин пластинка кыймылдайт \(50~\upmu \text {m}\), ал эми лазер нурунун бели бутага алынган беттеги болжол менен бештен (10м\уча) өтөт. данды тазалоо үчүн иштетилген материалдын кайра эритүүсүнө түрткү берүү үчүн ошол эле жол боюнча жүргүзүлөт. Бардык учурларда, лазердик нурлануунун термелүү компонентине жараша кайра эритүү зонасы sonicated болду. Мунун натыйжасында эгиндин орточо аянты 5 эседен ашык кыскарат.
Кошумча сызыктар (a,d,g,j) жана (b,e,h,k) – лазер менен эриген аймактардын микроструктурасы, субплоттар (c,f,i,l) – түстүү бүртүктөрдүн аянтынын бөлүштүрүлүшү.Көлөкөлөө гистограмманы эсептөө үчүн колдонулган бөлүкчөлөрдү билдирет. Түстөр дан аймактарына туура келет (гистограмманын жогору жагындагы түс тилкесин караңыз. Кошумча сызыктар (ac) тазаланбаган дат баспас болотко туура келет, ал эми субплоттор (df), (gi), (jl) 1, 3 жана 5 кайра эритмелерге туура келет.
Лазердик импульс энергиясы кийинки өтүүлөрдүн ортосунда өзгөрбөгөндүктөн, эриген зонанын тереңдиги бирдей. Ошентип, кийинки канал мурунку каналды толугу менен "жабат". Бирок, гистограммада орточо жана медианалык дан аянты passes.This саны көбөйүшү менен азаят деп көрсөтөт.
Данды тазалоо эриген бассейндин тез муздашы менен шартталышы мүмкүн65. Тажрыйбалардын дагы бир топтому жүргүзүлдү, анда дат баспас болоттон жасалган плиталардын (321H жана 316L) беттери атмосферада (6-сүрөт) жана вакуумда (сүрөт. 7) үзгүлтүксүз толкун лазердик нурланууга дуушар болгон. Лазердин орточо кубаттуулугу жана көлөмдүн орточо кубаттуулугу (30th жана моллюлдик Вт) тиешелүү түрдө (30th) Nd:YAG лазеринин эркин жүрүү режиминде бардык натыйжалары. Бирок типтүү мамычалык түзүлүш байкалды.
Үзгүлтүксүз толкун лазеринин лазер менен эриген аймагынын микроструктурасы (300 Вт туруктуу кубаттуулук, 200 мм/с сканерлөө ылдамдыгы, AISI 321H дат баспас болот).
(а) Микроструктура жана (б) үзгүлтүксүз толкун лазери (100 Вт туруктуу кубаттуулук, 200 мм/с скандоо ылдамдыгы, AISI 316L дат баспас болот) \ (\sim 2~\text {mbar}\).
Ошондуктан, бул ачык-айкын лазер импульс интенсивдүүлүгүнүн комплекстүү модуляция натыйжасында microstructure.We бул таасир механикалык мүнөзгө ээ деп эсептейбиз олуттуу таасирин тийгизет жана sample.Ilarca окшош натыйжалар 13, 26, translectric жана translectric, 26, 666346 жана тышкы колдонуу менен алынган эритинди нурлануучу бетинен тараган ультра үн титирөөлөрдүн муундун эсебинен пайда болот деп айкын көрүнүп турат. Ти-6Al-4V эритмеси 26 жана дат баспас болоттон жасалган 34 ар кандай материалдарда жогорку интенсивдүү УЗИ менен камсыз кылуу. Мүмкүн болгон механизм төмөндөгүчө болжолдонууда. Интенсивдүү УЗИ акустикалык кавитацияга алып келиши мүмкүн, бул ультра ылдам in situ синхротрон рентгендик сүрөттөөдө көрсөтүлгөн. \(100~\текст {МПа}\)69.Мындай сокку толкундары жапырт суюктуктарда критикалык өлчөмдөгү катуу фазалык ядролордун пайда болушуна көмөк көрсөтүү үчүн жетиштүү күчтүү болушу мүмкүн, бул катмар-кабат кошумча өндүрүшүнүн типтүү мамычалык дан структурасын бузуу.
Бул жерде биз интенсивдүү sonication.Immediately катуу кийин структуралык өзгөртүү үчүн жооптуу дагы бир механизмин сунуштайбыз, материал эрүү чекитине жакын жогорку температурада жана өтө төмөн кирешелүүлүк stress.Intense УЗИ толкундар пластикалык агымы ысык, жөн эле катуу материалдын дан түзүмүн өзгөртүүгө алып келиши мүмкүн.Бирок, ишенимдүү де эксперименталдык маалыматтар бар \~1 сим боюнча эксперименталдык маалыматтар \~15 \text {K}\) (8-сүрөттү караңыз).Ошондуктан, бул гипотезаны текшерүү үчүн, эрүү чекитине жакын кирешелүүлүктүн стрессинин жүрүм-турумун баалоо үчүн AISI 316 L болотуна окшош Fe-Cr-Ni курамынын молекулярдык динамикасынын (MD) симуляцияларын аткардык. Чыгымдуулуктун стрессин эсептөө үчүн, биз релаксация ыкмасын MD107, shetail-де колдондук. Атомдор аралык өз ара аракеттенүүнү эсептөөлөр үчүн биз 74.MD моделдөөлөрүнүн 75,76 LAMMPS коддорун колдонуу менен аткарылган Embedded Atomic Model (EAM) колдондук. ,82.
AISI 316 классындагы аустениттик дат баспас болоттон жасалган кирешелүүлүк стресси жана MD симуляциялары үчүн температурага каршы моделдин курамы. Шилтемелерден алынган эксперименталдык өлчөөлөр: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. карагыла. көмөкчү кошумча өндүрүш. Бул изилдөөдө масштабдуу MD симуляцияларынын натыйжалары кемчиликсиз чексиз монокристалл үчүн \(\vartriangleleft\) жана \(\vartrianglerright\) Холл-Петч байланышы аркылуу орточо дан өлчөмүн эске алуу менен белгиленген.
Бул \ (T> 1500 ~ \ Text {K} \) кирешелүүлүгү стресс \ (40 ~ \ Text {MPa} \) ылдый түшүп жатканын көрүүгө болот. Башка жагынан алганда, эсептөөлөр лазер менен түзүлгөн ультра үн амплитудасы ашат деп болжолдоо \ (40 ~ \ текст {MPa} \) (кара. Сүрөт. 4b жылы катуу агып келген материалдын ысып кеткен.),
SLM учурунда 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) аустениттик дат баспас болоттун микроструктурасынын пайда болушу татаал интенсивдүү модуляцияланган импульстук лазер булагы аркылуу эксперименталдык түрдө изилденген.
Лазердик эрүү зонасында дан өлчөмүнүн кичирейгени 1, 3 же 5 жолу өткөндөн кийин үзгүлтүксүз лазер кайра эритүүсүнөн улам табылган.
Макроскопиялык моделдөө ультра үн деформациясы катуулануу фронтуна оң таасирин тийгизе турган аймактын болжолдуу өлчөмү \(1~\текст {мм}\) чейин экенин көрсөтүп турат.
Микроскопиялык MD модели AISI 316 аустениттик дат баспас болоттон жасалган кирешелүүлүгү эрүү чекитине жакын \(40~\текст {МПа}\) чейин азайгандыгын көрсөтүп турат.
Алынган натыйжалар комплекстүү модуляцияланган лазердик иштетүүнү колдонуу менен материалдардын микроструктурасын көзөмөлдөө ыкмасын сунуштайт жана импульстук SLM техникасынын жаңы модификацияларын түзүү үчүн негиз боло алат.
Liu, Y. et al. Microstructural эволюция жана лазердик тандап эрүү [J].J тарабынан in situ TiB2 / AlSi10Mg композиттердин механикалык касиеттери.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Гао, S. et al.Recrystallization дан чек инженерия 316L дат баспас болоттон жасалган лазер тандап эрүү [J].Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Чен, X. & Qiu, C. Лазердик эритилген титан эритмелерин лазердик кайра ысытуу жолу менен жакшыртылган ийкемдүүлүк менен сэндвич микроструктураларын in situ өнүктүрүү.science.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Ti-6Al-4V бөлүктөрүн лазердик металлды чөктүрүү (LMD) менен кошумча өндүрүү: процесс, микроструктура жана механикалык касиеттери.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Microstructural моделдөө лазердик металл порошок багытталган энергетикалык чөкмө Alloy 718.Add to.manufacture.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 by Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al.Gradient микроструктурасы жана Ti-6Al-4V кошумча механикалык касиеттери электрондук нур эритүү менен даярдалган.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).