Nature.com मा जानुभएकोमा धन्यवाद।तपाईँले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा CSS को लागि सीमित समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सुझाव दिन्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड बन्द गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट प्रदर्शन गर्नेछौं।
उत्पादन प्रक्रियामा उत्पादनहरूको सूक्ष्म संरचनालाई नियन्त्रण गर्न चयनात्मक लेजर पिघलनमा आधारित नयाँ संयन्त्र प्रस्तावित छ। यो संयन्त्र जटिल तीव्रता-मोड्युलेटेड लेजर विकिरणद्वारा पिघलिएको पोखरीमा उच्च-तीव्रता अल्ट्रासोनिक तरंगहरूको उत्पादनमा निर्भर छ। प्रायोगिक अध्ययन र संख्यात्मक रूपमा प्रभावकारी रूपमा यो मेकानिज्मलाई मेकानिज्ममा प्रभावकारी रूपमा देखाउन सकिन्छ। आधुनिक चयनात्मक लेजर पिघलने मिसिनहरू।
हालका दशकहरूमा जटिल आकारका भागहरूको थप उत्पादन (AM) उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ। यद्यपि, चयनात्मक लेजर पिघलने (SLM) 1,2,3, प्रत्यक्ष लेजर मेटल डिपोजिसन 4,5,6, इलेक्ट्रोन बीम पग्लने 7,8 र अन्य 9,10 लगायतका विभिन्न प्रकारका थप उत्पादन प्रक्रियाहरूको बावजुद, यो मुख्य रूपमा पोमोलिस्टिकको मुख्य विशेषता हुन सक्छ। उच्च थर्मल ग्रेडियन्टहरू, उच्च शीतलन दरहरू, र सामग्री 11 पग्लने र रिमेल गर्ने ताप चक्रको जटिलतासँग सम्बन्धित ification प्रक्रिया, जसले एपिटेक्सियल ग्रेन वृद्धि र महत्त्वपूर्ण पोरोसिटी निम्त्याउँछ।12,13 ले देखायो कि यो थर्मल ग्रेडियन्टहरू, कूलिंग दरहरू, र मिश्र धातु संरचना नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ, वा अल्ट्रासाउन्ड जस्ता विभिन्न गुणहरूको बाह्य क्षेत्रहरूद्वारा अतिरिक्त भौतिक झटकाहरू लागू गर्न आवश्यक छ।
धेरै प्रकाशनहरू परम्परागत कास्टिङ प्रक्रियाहरूमा ठोसीकरण प्रक्रियामा कम्पन उपचारको प्रभावसँग सम्बन्धित छन्14,15। यद्यपि, बल्क मेल्टमा बाह्य फिल्ड लागू गर्दा इच्छित सामग्री माइक्रोस्ट्रक्चर उत्पादन गर्दैन। तरल चरणको भोल्युम सानो छ भने, स्थिति नाटकीय रूपमा परिवर्तन हुन्छ। यस अवस्थामा, बाह्य क्षेत्र, ठोस क्षेत्र, 14,15 ध्वनि प्रक्रियालाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्छ। 0,21,22,23,24,25,26,27, चाप stirring28 र oscillation29, स्पंदित प्लाज्मा आर्क्स 30,31 र अन्य विधिहरू 32 को समयमा विद्युत चुम्बकीय प्रभावहरू विचार गरिएको छ। बाह्य उच्च-तीव्रता अल्ट्रासाउन्डको प्रयोग गरेर सब्सट्रेटमा संलग्न गर्नुहोस्। घटाइएको तापमान ढाँचा र अल्ट्रासाउन्ड वृद्धिको कारणले बढेको संरचनात्मक सब-कूलिङ क्षेत्र cavitation मार्फत नयाँ क्रिस्टलाइटहरू उत्पन्न गर्न।
यस काममा, हामीले पग्लने लेजरले नै उत्पन्न हुने ध्वनि तरंगहरूका साथ पिघलेको पोखरीलाई सोनिक गरेर austenitic स्टेनलेस स्टील्सको अन्न संरचना परिवर्तन गर्ने सम्भावनाको खोजी गर्‍यौं। प्रकाश-अवशोषित माध्यममा लेजर विकिरण घटनाको तीव्रता मोड्युलेसनले अल्ट्रासोनिक तरंगको अल्ट्रासोनिक तरंगको उत्पादनमा अल्ट्रासोनिक तरंगको उत्पादन गर्दछ। diation सजिलैसँग अवस्थित SLM 3D प्रिन्टरहरूमा एकीकृत गर्न सकिन्छ। यस कार्यमा प्रयोगहरू स्टेनलेस स्टील प्लेटहरूमा प्रदर्शन गरिएको थियो जसको सतहहरू तीव्रता-मोड्युलेटेड लेजर विकिरणमा परेका थिए। त्यसैले, प्राविधिक रूपमा, लेजर सतह उपचार गरिन्छ। यद्यपि, यदि यस्तो लेजर उपचार प्रत्येक तहको सतहमा गरिन्छ भने, तह-द्वारा-द्वारा, चयन गरिएका भागहरूमा प्रभावहरू प्राप्त हुन्छन्। भाग लेयर लेयर लेयर बनाइएको छ, प्रत्येक तहको लेजर सतह उपचार "लेजर भोल्युम उपचार" को बराबर छ।
जहाँ अल्ट्रासोनिक हर्न-आधारित अल्ट्रासोनिक थेरापीमा, खडा ध्वनि तरंगको अल्ट्रासोनिक ऊर्जा कम्पोनेन्टमा वितरित गरिन्छ, जबकि लेजर-प्रेरित अल्ट्रासोनिक तीव्रता लेजर विकिरण अवशोषित भएको बिन्दु नजिकै अत्यधिक केन्द्रित हुन्छ। एक सोनोट्रोडको प्रयोगले मेसिनमा SLM पाउडरको सतहमा कम्पोनेन्टेड र फ्युजन गरिएको छ। ation स्थिर रहनु पर्छ। थप रूपमा, भागको माथिल्लो सतहमा कुनै मेकानिकल तनाव हुँदैन। त्यसैले, ध्वनिक तनाव शून्यको नजिक छ र भागको सम्पूर्ण शीर्ष सतहमा कणको वेग अधिकतम आयाम हुन्छ। सम्पूर्ण पग्लिएको पोखरी भित्रको ध्वनिको दबाब अधिकतम ०.१% भन्दा बढी हुन सक्दैन किनभने welng हेडिङ वेभल 2 बाट उत्पन्न हुने तरंगको अधिकतम दबावको 0.1%। स्टेनलेस स्टीलमा Hz \(\sim 0.3~\text {m}\), र गहिराई सामान्यतया \(\sim 0.3~\text {mm}\) भन्दा कम हुन्छ। त्यसैले, cavitation मा अल्ट्रासाउन्डको प्रभाव सानो हुन सक्छ।
यो ध्यान दिनुपर्छ कि प्रत्यक्ष लेजर धातु निक्षेप मा तीव्रता-मोड्युलेटेड लेजर विकिरण को प्रयोग अनुसन्धान को एक सक्रिय क्षेत्र हो 35,36,37,38।
माध्यममा लेजर विकिरण घटनाको थर्मल प्रभावहरू लगभग सबै सामग्री प्रशोधन लेजर प्रविधिहरू 39, 40 को आधार हुन्, जस्तै काट्ने 41, वेल्डिंग, हार्डनिंग, ड्रिलिंग 42, सतह सफा गर्ने, सतह एलोइङ, सतह पालिश गर्ने 43, आदि। सामग्री प्रशोधन प्रविधि र सारांशित प्रारम्भिक र धेरै ग्राफ 4 समीक्षा, mo4 4 परिणामहरू 4 मा।
यो ध्यान दिनुपर्छ कि माध्यममा कुनै पनि गैर-स्थिर कार्य, अवशोषित माध्यममा लेसिङ कार्य सहित, यसले कम वा कम दक्षताका साथ ध्वनिक तरंगहरूको उत्तेजनाको परिणाम दिन्छ। सुरुमा, मुख्य फोकस तरल पदार्थहरूमा छालहरूको लेजर उत्तेजना र विभिन्न थर्मल उत्तेजना संयन्त्रहरूमा थियो, ध्वनिको संकुचन भोल्युम (थर्मल एक्सटेन्सन 7, थर्मल एक्सटेन्सन 7 परिवर्तन)। , 48, 49. धेरै मोनोग्राफहरू 50, 51, 52 ले यस प्रक्रियाको सैद्धान्तिक विश्लेषण र यसको सम्भावित व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू प्रदान गर्दछ।
यसपछि यी मुद्दाहरूको बारेमा विभिन्न सम्मेलनमा छलफल गरिएको थियो, र लेजर अल्ट्रासन्डको आधारभूत अनुप्रयोगहरूमा jermantrultic अनुप्रयोगहरूमा एन्डर्स एस्ट्रासेशन पहिचानको लागि प्रयोग गरिएको छ।
सामग्रीहरूमा लेजर-उत्पन्न झटका तरंगहरूको प्रभाव लेजर झटका पेनिंगको आधार हो, जुन थप रूपमा निर्मित भागहरू 60 को सतह उपचारको लागि पनि प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, लेजर झटका सुदृढीकरण नानोसेकेन्ड लेजर पल्स र यान्त्रिक रूपमा लोड गरिएका सतहहरूमा सबैभन्दा प्रभावकारी हुन्छ (उदाहरणका लागि, तरल पदार्थको तहको साथ) 59 लेजरको दबाब बढ्छ।
ठोस सामग्रीको माइक्रोस्ट्रक्चरमा विभिन्न भौतिक क्षेत्रहरूको सम्भावित प्रभावहरूको अन्वेषण गर्न प्रयोगहरू सञ्चालन गरिएको थियो। प्रयोगात्मक सेटअपको कार्यात्मक रेखाचित्र चित्र 1 मा देखाइएको छ। एक स्पंदित Nd: YAG ठोस-राज्य लेजर फ्री-रनिङ मोडमा अपरेटिङ (पल्स अवधि \(\tau _L \sim 150 मार्फत प्रयोग गरिएको थियो)। utral density फिल्टर र एक बीम स्प्लिटर प्लेट प्रणाली। तटस्थ घनत्व फिल्टर को संयोजन मा निर्भर गर्दछ, लक्ष्य मा पल्स ऊर्जा \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) बाट \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) लाई प्रतिबिम्बित गर्नको लागि फोटोमा फरक हुन्छ। ous डेटा प्राप्ति, र दुई क्यालोरिमिटरहरू (\(१~\text {ms}\) भन्दा बढि लामो प्रतिक्रिया समय भएको फोटोडियोडहरू) घटना निर्धारण गर्न र लक्ष्यबाट प्रतिबिम्बित गर्न प्रयोग गरिन्छ, र घटना निर्धारण गर्न दुई पावर मिटरहरू (छोटो प्रतिक्रिया समयका साथ फोटोडियोडहरू\(<10~\text {ns}\)) प्रयोग गरिन्छ र प्रतिबिम्बित अप्टिकल मान प्रयोग गरी एकाइमा क्यालोरीमिटर र क्यालोरीमिटरको शक्ति प्रदान गरिएको थियो। थर्मोपाइल डिटेक्टर Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 र नमूना स्थानमा माउन्ट गरिएको डाइलेक्ट्रिक मिरर। लेन्सको प्रयोग गरेर लक्ष्यमा बीमलाई फोकस गर्नुहोस् (\(1.06 \upmu \text {m}\), फोकल लम्बाइ \(160~\text {m}\), फोकल लम्बाइ \(160~\text {mm}\0) र टारगेट सतहमा {~up}\0)। पाठ {m}\)।
प्रयोगात्मक सेटअपको कार्यात्मक योजनाबद्ध रेखाचित्र: 1-लेजर;2 - लेजर बीम;3-तटस्थ घनत्व फिल्टर;4-सिंक्रोनाइज्ड फोटोडियोड;5-बीम स्प्लिटर;6 - डायाफ्राम;7 - घटना बीम को क्यालोरीमिटर;8 - प्रतिबिम्बित बीम को क्यालोरीमीटर;9 - घटना बीम पावर मीटर;10 - परावर्तित बीम पावर मीटर;11 - फोकस लेन्स;12 - ऐना;13 - नमूना;14 - ब्रॉडब्यान्ड पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसर;15 - 2D कनवर्टर;16 - स्थिति माइक्रोकन्ट्रोलर;17 - सिंक्रोनाइजेसन एकाइ;18 - विभिन्न नमूना दरहरूको साथ बहु-च्यानल डिजिटल अधिग्रहण प्रणाली;19 - व्यक्तिगत कम्प्युटर।
अल्ट्रासोनिक उपचार निम्नानुसार गरिन्छ। लेजर फ्री-रनिंग मोडमा सञ्चालन हुन्छ;त्यसैले लेजर पल्सको अवधि \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) हो, जसमा लगभग \(1.5~\upmu \text {s } \) प्रत्येकको बहु अवधिहरू हुन्छन्। लेजर पल्सको अस्थायी आकार र यसको स्पेक्ट्रममा कम-फ्रिक्वेन्सी र औसत फ्रिक्वेन्सी र कम फ्रिक्वेन्सी हुन्छ। 0.7~\text {MHz}\), चित्र 2 मा देखाइए अनुसार।- फ्रिक्वेन्सी खामले सामग्रीको तापक्रम र त्यसपछिको पग्लने र वाष्पीकरण प्रदान गर्दछ, जबकि उच्च आवृत्ति कम्पोनेन्टले फोटोअकोस्टिक प्रभावको कारणले अल्ट्रासोनिक कम्पनहरू प्रदान गर्दछ। अल्ट्रासोनिक पल्सको वेवफर्मले मुख्य रूपमा लेटेन्सरको आकारमा लेटेन्सर द्वारा उत्पन्न गरिएको समय निर्धारण गर्दछ।यो \(7~\text {kHz}\) बाट \ (2~\text {MHz}\), र केन्द्र फ्रिक्वेन्सी \(~ 0.7~\text {MHz}\) हो। फोटोअकोस्टिक प्रभावका कारण ध्वनिक पल्सहरू पोलिभिनिलाइडिनले बनेको ब्रॉडब्यान्ड पिजोइलेक्ट्रिक ट्रान्सड्यूसरहरू प्रयोग गरेर रेकर्ड गरिएको थियो। यसका तरंगित फ्लोराइड फिलिममा रेकर्ड गरिएको F2 मा देखाइनु हुँदैन। कि लेजर पल्स को आकार एक फ्री-रनिंग मोड लेजर को विशिष्ट छ।
नमूनाको पछाडिको सतहमा लेजर पल्स तीव्रता (a) र ध्वनि वेग (b) को अस्थायी वितरण, एकल लेजर पल्स (c) को स्पेक्ट्रा (नीलो वक्र) र अल्ट्रासाउन्ड पल्स (d) 300 लेजर पल्स (रातो वक्र) भन्दा बढी औसत।
हामी स्पष्ट रूपमा लेजर पल्सको कम-फ्रिक्वेन्सी खाम र उच्च-फ्रिक्वेन्सी मोड्युलेसनसँग सम्बन्धित ध्वनिक उपचारको कम-फ्रिक्वेन्सी र उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्पोनेन्टहरू स्पष्ट रूपमा छुट्याउन सक्छौं। लेजर पल्स द्वारा उत्पन्न ध्वनिक तरंगहरूको तरंग दैर्ध्य \\0 सेमी एक्सपेन्ड {~0};तसर्थ, माइक्रोस्ट्रक्चरमा ध्वनिक संकेतको ब्रोडब्यान्ड उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्पोनेन्टहरूको मुख्य प्रभाव अपेक्षित छ।
SLM मा भौतिक प्रक्रियाहरू जटिल छन् र विभिन्न स्थानिय र अस्थायी तराजूहरूमा एकै साथ हुन्छन्। त्यसैले, बहु-स्केल विधिहरू SLM को सैद्धांतिक विश्लेषणको लागि सबैभन्दा उपयुक्त छन्। गणितीय मोडेलहरू सुरुमा बहु-भौतिक हुनुपर्छ। मेकानिक्स र थर्मोफिजिक्सले बहु-फेज माध्यमको प्रभावकारी रूपमा वर्णन गरिएको वातावरणमा "क्वील्ट ग्याससँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छ। SLM मा सामग्री थर्मल लोड को विशेषताहरु निम्नानुसार छन्।
ताप र शीतलन दरहरू \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ \(10^{13}~\text {W} cm}^2\) सम्मको पावर घनत्वको साथ स्थानीयकृत लेजर विकिरणको कारण।
पग्लने-घनकरण चक्र 1 र \(10~\text {ms}\) को बीचमा रहन्छ, जसले शीतलनको समयमा पग्लने क्षेत्रको द्रुत ठोसीकरणमा योगदान गर्दछ।
नमूना सतहको द्रुत तापले सतह तहमा उच्च थर्मोइलेस्टिक तनावको निर्माणमा परिणाम दिन्छ। पाउडर तहको पर्याप्त (20% सम्म) भाग बलियो रूपमा वाष्पीकरण हुन्छ63, जसले लेजर एब्लेसनको प्रतिक्रियामा सतहमा अतिरिक्त दबाब भारको परिणाम दिन्छ। फलस्वरूप, प्रेरित तनावले विशेष रूपमा उच्च ताप तत्वहरूमा विकृत गर्दछ, विशेष गरी उच्च ताप तत्वहरूमा समर्थन गर्दछ। पल्स्ड लेजर एनिलिङले सतहबाट सब्सट्रेटमा फैलिने अल्ट्रासोनिक स्ट्रेन तरंगहरूको उत्पादनमा परिणाम दिन्छ। स्थानीय तनाव र तनाव वितरणमा सही मात्रात्मक डेटा प्राप्त गर्न, गर्मी र जन स्थानान्तरणमा संयुग्मित लोचदार विरूपण समस्याको मेसोस्कोपिक सिमुलेशन गरिन्छ।
मोडेलको शासित समीकरणहरू समावेश छन् (१) अस्थिर ताप स्थानान्तरण समीकरणहरू जहाँ थर्मल चालकता चरण अवस्था (पाउडर, पिघल, पोलीक्रिस्टलाइन) र तापक्रममा निर्भर हुन्छ, (२) कन्टिन्युम एब्लेसन र थर्मोइलेस्टिक विस्तार समीकरण पछि लोचदार विरूपणमा उतार-चढाव। सीमा मूल्य समस्या सतहमा सेट गरिएको छ। प्रयोगात्मक अवस्थाहरू द्वारा निर्धारित गरिएको छ। ive शीतलनमा प्रवाहकीय ताप विनिमय र बाष्पीकरण प्रवाह समावेश हुन्छ। मास फ्लक्स वाष्पीकरण सामग्रीको संतृप्त वाष्प दबावको गणनाको आधारमा परिभाषित गरिन्छ। इलास्टोप्लास्टिक तनाव-स्ट्रेन सम्बन्ध प्रयोग गरिन्छ जहाँ थर्मोइलेस्टिक तनाव तापमान भिन्नतासँग समानुपातिक हुन्छ। नाममात्र पावरको लागि \(300~\t) {~\t} {~\t}, अन्तर्क्रियात्मक शक्ति \(300~\t 5}), प्रभावकारी बीम व्यासको cient 100 र \(200~\upmu \text {m}\ )।
चित्र 3 ले म्याक्रोस्कोपिक गणितीय मोडेल प्रयोग गरी पग्लिएको क्षेत्रको संख्यात्मक सिमुलेशनको नतिजाहरू देखाउँछ। फ्युजन जोनको व्यास \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) त्रिज्या) र \(40~\upmu \text { m}\) रेडियस) र \(40~\upmu \\m} ले स्थानीय समयको रूपमा तापमान देखाउँदछ। \(100~\text {K}\) पल्स मोड्युलेसनको उच्च अन्तरिम कारकको कारणले। ताप \(V_h\) र कूलिंग \(V_c\) दरहरू क्रमशः \(10^7\) र \(10^6~\text {K}/\text {s}\) को क्रममा छन्। यो हाम्रो अघिल्लो अर्डरको मूल्यमा फरक फरक छ। (V_h\) र \(V_c\) ले सतहको तहको द्रुत अतितामा परिणाम दिन्छ, जहाँ सब्सट्रेटमा थर्मल प्रवाह ताप हटाउन अपर्याप्त हुन्छ। त्यसैले, \(t=26~\upmu \text {s}\) मा सतहको तापक्रम \(4800~\text {K}\) जति उच्च हुन्छ। सतहको सतहको सतहलाई बलियो बनाइदिन्छ र सतहको सतहलाई दबाबको विषय बनाउँछ।
316L नमूना प्लेटमा एकल लेजर पल्स एनिलिङको पग्लने क्षेत्रको संख्यात्मक सिमुलेशन परिणामहरू। पल्सको सुरुदेखि पिघलिएको पोखरीको गहिराइसम्मको अधिकतम मानमा पुग्ने समय \(180~\upmu\text {s}\) हो। isotherm\(T = T_L = 1723\ und the text of bootherm\(T = T_L = 1723\ und the text) लाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। obars (पहेँलो रेखाहरू) अर्को खण्डमा तापक्रमको प्रकार्यको रूपमा गणना गरिएको उपज तनावसँग मेल खान्छ। त्यसैले, दुई आइसोलाइनहरू (isotherms\(T=T_L\) र isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)) बीचको डोमेनमा, ठोस चरणले नेतृत्वमा बलियो परिवर्तनहरू गर्न सक्छ।
यस प्रभावलाई चित्र 4a मा थप व्याख्या गरिएको छ, जहाँ पिघलिएको क्षेत्रमा दबाव स्तर समय र सतहबाट दूरीको कार्यको रूपमा प्लट गरिएको छ। पहिलो, दबाब व्यवहार माथिको चित्र 2 मा वर्णन गरिएको लेजर पल्स तीव्रताको मोड्युलेसनसँग सम्बन्धित छ। अधिकतम दबाब \text{s}\) लगभग \(10~\text {MPa}\t)\tmud=6) को अवलोकन गरिएको थियो। नियन्त्रण बिन्दुमा स्थानीय दबाबको ctuation मा \(500~\text {kHz}\) को आवृत्ति जस्तै दोलन विशेषताहरू छन्। यसको अर्थ अल्ट्रासोनिक दबाव तरंगहरू सतहमा उत्पन्न हुन्छन् र त्यसपछि सब्सट्रेटमा फैलिन्छन्।
पिघलने क्षेत्र नजिकको विरूपण क्षेत्रको गणना गरिएका विशेषताहरू चित्र 4b मा देखाइएको छ। लेजर एब्लेसन र थर्मोइलेस्टिक तनावले लोचदार विरूपण तरंगहरू उत्पन्न गर्दछ जुन सब्सट्रेटमा फैलिन्छ। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, त्यहाँ तनाव उत्पादनका दुई चरणहरू छन्। \\t ~ ~ ~ माथिको पहिलो चरणको अवधिमा Miu\ 40 (पाठ ~ 40 सम्मको तनाव)। MPa}\) सतहको दबाबसँग मिल्दोजुल्दो मोड्युलेसनको साथ। यो तनाव लेजर एब्लेसनको कारणले हुन्छ, र नियन्त्रण बिन्दुहरूमा कुनै थर्मोइलेस्टिक तनाव देखाइएको थिएन किनभने प्रारम्भिक ताप-प्रभावित क्षेत्र धेरै सानो थियो। जब ताप सब्सट्रेटमा फैलिन्छ, नियन्त्रण बिन्दुले माथि उच्च थर्मोइलास्टिक तनाव उत्पन्न गर्दछ \(40~\text {MPa}\)।
प्राप्त परिमार्जित तनाव स्तरहरूले ठोस-तरल इन्टरफेसमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ र ठोसीकरण मार्गलाई नियन्त्रण गर्ने नियन्त्रण संयन्त्र हुन सक्छ। विरूपण क्षेत्रको आकार पग्लने क्षेत्रको तुलनामा 2 देखि 3 गुणा ठूलो हुन्छ। चित्र 3 मा देखाइए अनुसार, पग्लने आइसोथर्मको स्थान र तनावको स्तरको तुलनामा यो पल्सर लेभल बराबरको तनावको स्तर हो। s तात्कालिक समयको आधारमा 300 र \(800~\upmu \text {m}\) बीचको प्रभावकारी व्यासको साथ स्थानीयकृत क्षेत्रहरूमा उच्च मेकानिकल लोडहरू।
तसर्थ, पल्स्ड लेजर एनिलिङको जटिल मोड्युलेसनले अल्ट्रासोनिक प्रभावतर्फ डोर्‍याउँछ। अल्ट्रासोनिक लोडिङ बिना एसएलएमसँग तुलना गर्दा माइक्रोस्ट्रक्चर चयन मार्ग फरक हुन्छ। विकृत अस्थिर क्षेत्रहरूले ठोस चरणमा कम्प्रेसन र स्ट्रेचिङको आवधिक चक्रहरू निम्त्याउँछ। यसरी, नयाँ आकारमा बोग्राउन्डहरू बन्न सक्छन्। संरचनात्मक गुणहरू जानाजानी परिवर्तन गर्न सकिन्छ, तल देखाइए अनुसार। प्राप्त निष्कर्षहरूले पल्स मोड्युलेसन-प्रेरित अल्ट्रासाउन्ड-संचालित SLM प्रोटोटाइप डिजाइन गर्ने सम्भावना प्रदान गर्दछ। यस अवस्थामा, अन्यत्र प्रयोग गरिएको पिजोइलेक्ट्रिक इन्डक्टर 26 लाई बहिष्कार गर्न सकिन्छ।
(a) समयको प्रकार्यको रूपमा दबाब, सतह 0, 20 र \(40~\upmu \text {m}\) बाट सममितिको अक्षसँग फरक दूरीमा गणना गरिएको। (b) समय-निर्भर भोन मिसेस तनाव 70, 120 र \(170, 120 र \(170 ~\m माथि) सतहबाट ठोस म्याट्रिक्समा गणना गरिएको।
AISI 321H स्टेनलेस स्टील प्लेटहरूमा प्रयोगहरू \(20\times 20\times 5~\text {mm}\) भएका थिए। प्रत्येक लेजर पल्स पछि, प्लेट सर्छ \(50~\upmu \text {m}\), र लेजर बीम कम्मर लक्ष्य सतहमा \~\0 subtext \\mu 5 ~ 1 माथि हुन्छ। ग्रेन रिफाइनमेन्टको लागि प्रशोधन गरिएको सामग्रीको रिमेलिङलाई प्रेरित गर्न एउटै ट्र्याकमा पासहरू प्रदर्शन गरिन्छ। सबै अवस्थामा, लेजर विकिरणको दोलन घटकको आधारमा, रिमेल्टेड जोन सोनिक गरिएको थियो। यसले औसत ग्रेन क्षेत्रमा 5-गुना भन्दा बढी कमीको परिणाम दिन्छ। चित्र 5 ले देखाउँछ कि कसरी माइक्रोस्ट्रक्चर क्षेत्रको लेजर-साइकल संख्या परिवर्तन हुन्छ। ses)।
सबप्लट (a, d, g, j) र (b, e, h, k) - लेजर पग्लिएको क्षेत्रहरूको सूक्ष्म संरचना, सबप्लटहरू (c, f, i, l) - रंगीन अन्नहरूको क्षेत्र वितरण।छायांकनले हिस्टोग्राम गणना गर्न प्रयोग गरिएका कणहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। रङहरू अन्न क्षेत्रहरूसँग मेल खान्छ (हिस्टोग्रामको शीर्षमा रङ पट्टी हेर्नुहोस्। सबप्लटहरू (ac) उपचार नगरिएको स्टेनलेस स्टीलसँग मेल खान्छ, र सबप्लटहरू (df), (gi), (jl) 1, 3 र 5 remelts सँग मेल खान्छ।
लेजर पल्स ऊर्जा पछिका पासहरू बीचमा परिवर्तन नहुने भएकाले, पग्लिएको क्षेत्रको गहिराइ समान हुन्छ। यसरी, पछिको च्यानलले अघिल्लोलाई पूर्ण रूपमा "कभर" गर्छ। यद्यपि, हिस्टोग्रामले पारेको संख्या बढ्दै जाँदा औसत र मध्य अन्न क्षेत्र घट्दै गएको देखाउँछ। यसले लेजरले सब्सट्रेटमा भन्दा पनि काम गरिरहेको संकेत गर्न सक्छ।
अनाज रिफाइनमेन्ट पग्लिएको पोखरीको द्रुत चिसोको कारण हुन सक्छ65। प्रयोगहरूको अर्को सेट गरिएको थियो जसमा स्टेनलेस स्टील प्लेटहरू (321H र 316L) को सतहहरू वायुमण्डलमा निरन्तर तरंग लेजर विकिरण (चित्र 6) र भ्याकुम (चित्र। 7) को सम्पर्कमा आएका थिए। औसत W10 लेजर र 30 डब्लुटेन र 30 लेजर शक्ति (321H र 316L)। Nd: YAG लेजरको प्रयोगात्मक नतिजाहरू नि: शुल्क-दौड मोडमा। यद्यपि, एक विशिष्ट स्तम्भ संरचना अवलोकन गरिएको थियो।
लगातार तरंग लेजरको लेजर-पिघलिएको क्षेत्रको माइक्रोस्ट्रक्चर (300 W स्थिर शक्ति, 200 mm/s स्क्यान गति, AISI 321H स्टेनलेस स्टील)।
(a) माइक्रोस्ट्रक्चर र (b) भ्याकुम कन्टिनेन्ट वेभ लेजरको लेजर पग्लने क्षेत्रको इलेक्ट्रोन ब्याकस्क्याटर विवर्तन छवि (स्थिर शक्ति 100 W, स्क्यानिङ गति 200 mm/s, AISI 316L स्टेनलेस स्टील) \ (\sim 2~\text {mbar }\)।
त्यसकारण, परिणामस्वरूप माइक्रोस्टरेचरमा भएको जटिल मोडुलेष्णुताका अनुमानित मोडुलेष्णुता प्रकृतिको प्रयोग गरीएको छ भनेर स्पष्ट रूपमा देखाइएको छ। TI-6V Altoyly 26 र स्टेनलेस स्टील सहितको विभिन्न सामग्रीहरूमा अल्ट्रासाउन्डहरू। सम्भावित संयन्त्रमा अल्ट्रासेटिभको कारणले प्रदर्शन गर्दछ जसको अगाडि दबावको कारण। \)) 699.S.S.S.S.SUCH आघात छालहरूले बल्क तरलको गठनको प्रमोट गर्न पर्याप्त बलियो हुन सक्छ, लेयरले-तहमा-तहलाई थप उत्पादनको विशिष्ट स्तम्भ गोल संरचनालाई बाधा पुर्याउँछ।
यहाँ, हामी तीव्र sonication द्वारा संरचनात्मक परिमार्जनको लागि जिम्मेवार अर्को संयन्त्र प्रस्ताव गर्दछौं। ठोसीकरण पछि सामग्री पग्लने बिन्दुको नजिक उच्च तापक्रममा छ र एक अत्यन्त कम उपज तनाव छ। तीव्र अल्ट्रासोनिक तरंगहरूले भर्खरै ठोस भएको तातो सामग्रीको अन्न संरचना परिवर्तन गर्न प्लास्टिकको प्रवाह निम्त्याउन सक्छ। यद्यपि, भरपर्दो तापक्रममा निर्भरता 5 प्रयोगात्मक डेटाहरू उपलब्ध छन्। ~\text {K}\) (चित्र 8 हेर्नुहोस्)। त्यसकारण, परिकल्पना परीक्षण गर्न, हामीले AISI 316 L स्टीलको जस्तै Fe-Cr-Ni संरचनाको आणविक गतिशीलता (MD) सिमुलेशनहरू प्रदर्शन गर्यौं ताकि पिघलने बिन्दु नजिकैको उपज तनाव व्यवहारको मूल्याङ्कन गर्न सकियोस्। हामीले तनावलाई कम गर्न MD 7 को प्रयोग गर्यौं। 71, 72, 73।अन्तर्परमाणविक अन्तरक्रिया गणनाको लागि, हामीले 74 बाट एम्बेडेड परमाणु मोडेल (EAM) प्रयोग गर्यौं। MD सिमुलेशनहरू LAMMPS कोडहरू 75,76 प्रयोग गरेर प्रदर्शन गरिएका थिए। MD सिमुलेशनको विवरणहरू अन्यत्र प्रकाशित गरिनेछ। MD गणना परिणामहरू Fyeva8 को अन्य उपलब्ध तापक्रम प्रकार्यका रूपमा प्रयोग गरी उपलब्ध तापमान प्रकार्यका रूपमा देखाइएको छ। luations77,78,79,80,81,82।
AISI ग्रेड 316 austenitic स्टेनलेस स्टील र MD सिमुलेशनका लागि मोडेल संरचना बनाम तापमानको लागि उपज तनाव। सन्दर्भहरूबाट प्रायोगिक मापन: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. is2-empirical तनाव मोडेलमा निर्भरताको लागि सन्दर्भ गर्नुहोस्। लेजर-सहयोगित additive निर्माणको क्रममा मापन। यस अध्ययनमा ठूलो मात्रामा MD सिमुलेशन परिणामहरू \(\vartriangleleft\) दोष-रहित अनन्त एकल क्रिस्टलको लागि र \(\vartriangleright\) हल-Petchlation मार्फत औसत अन्नको आकारलाई ध्यानमा राख्दै परिमित दानाहरूका लागि संकेत गरिएको छ।
यो देख्न सकिन्छ कि \(T>1500~\text {K}\) मा उपज तनाव \(40~\text {MPa}\) तल झर्छ। अर्कोतर्फ, अनुमानले लेजर-उत्पन्न अल्ट्रासोनिक एम्प्लिच्युड \(40~\text {MPa}\) नाघेको अनुमान गर्दछ, (b 40 बाट ठोस सामग्रीमा ठोस प्रवाह हेर्नुहोस्।
SLM को समयमा 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenitic स्टेनलेस स्टील को माइक्रोस्ट्रक्चर गठन जटिल तीव्रता-मोड्युलेटेड स्पंदित लेजर स्रोत प्रयोग गरेर प्रयोगात्मक रूपमा अनुसन्धान गरिएको थियो।
1, 3 वा 5 पास पछि लगातार लेजर रिमेलिङको कारण लेजर पग्लने क्षेत्रमा अनाजको आकारमा कमी फेला पर्यो।
म्याक्रोस्कोपिक मोडलिङले देखाउँछ कि क्षेत्रको अनुमानित आकार जहाँ अल्ट्रासोनिक विकृतिले ठोसता अगाडि सकारात्मक रूपमा असर गर्न सक्छ \(1~\text {mm}\) सम्म छ।
माइक्रोस्कोपिक MD मोडेलले देखाउँछ कि AISI 316 austenitic स्टेनलेस स्टीलको उपज बल पग्लने बिन्दु नजिकै \(40~\text {MPa}\) मा उल्लेखनीय रूपमा घटेको छ।
प्राप्त नतिजाहरूले जटिल मोड्युलेटेड लेजर प्रशोधन प्रयोग गरेर सामग्रीको माइक्रोस्ट्रक्चरलाई नियन्त्रण गर्ने तरिका सुझाव दिन्छ र स्पंदित SLM प्रविधिको नयाँ परिमार्जनहरू सिर्जना गर्न आधारको रूपमा सेवा गर्न सक्छ।
Liu, Y. et al. माइक्रोस्ट्रक्चरल इभोलुसन र मेकानिकल गुणहरू in situ TiB2/AlSi10Mg लेजर सिलेक्टिव पिघलने [J].J द्वारा कम्पोजिटहरू।Alloys.compound.853, 157287। https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021)।
Gao, S. et al. 316L स्टेनलेस स्टील [J] को लेजर चयनात्मक पिघलाउने को ग्रेन बाउन्ड्री इन्जिनियरिङ।Alma Mater को जर्नल.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020)।
चेन, X. र Qiu, C. लेजर-पिघलिएको titanium alloys.science.Rep को लेजर पुन: तताउने द्वारा परिष्कृत लचकता संग स्यान्डविच माइक्रोस्ट्रक्चर को सिटु विकास मा।10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020)।
Azarniya, A. et al. लेजर मेटल डिपोजिसन (LMD) द्वारा Ti-6Al-4V भागहरूको थप निर्माण: प्रक्रिया, माइक्रोस्ट्रक्चर र मेकानिकल गुणहरू।Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019)।
कुमारा, सी. एट अल. मिश्र धातु 718 को लेजर धातु पाउडर निर्देशित ऊर्जा निक्षेप को माइक्रोस्ट्रक्चरल मोडेलिंग। manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019) मा थप्नुहोस्।
Busey, M. et al. Parametric Neutron Bragg Edge इमेजिङ अध्ययन लेजर शक Peening.science.Rep द्वारा उपचार गरिएको थप रूपमा निर्मित नमूनाहरूको।11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021)।
Tan, X. et al. Gradient microstructure र Ti-6Al-4V को मेकानिकल गुणहरू इलेक्ट्रोन बीम पिघलने द्वारा additively निर्मित।Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015)।