Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar për CSS. Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose të çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Propozohet një mekanizëm i ri i bazuar në shkrirjen selektive me lazer për të kontrolluar mikrostrukturën e produkteve në procesin e prodhimit. Mekanizmi mbështetet në gjenerimin e valëve tejzanor me intensitet të lartë në pishinën e shkrirë nga rrezatimi kompleks lazer i moduluar me intensitet. Studimet eksperimentale dhe simulimet numerike tregojnë se ky mekanizëm i integruar teknik i kontrollit të integruar dhe teknikisht i integruar është i integruar teknikisht. .
Prodhimi i aditivëve (AM) i pjesëve në formë komplekse është rritur ndjeshëm në dekadat e fundit. Megjithatë, pavarësisht nga shumëllojshmëria e proceseve të prodhimit të aditivëve, duke përfshirë shkrirjen selektive me lazer (SLM) 1,2,3, depozitimin e drejtpërdrejtë të metaleve me lazer4,5,6, shkrirjen e rrezeve elektronike7,8 dhe të tjerat9,10, kjo kryesisht për shkak të defektit të lartë të procesit të ngurtësimit mund të jetë për shkak të defektit të lartë të procesit të ngurtësimit të pjesëve. gradientët termikë, ritmet e larta të ftohjes dhe kompleksiteti i cikleve të ngrohjes në shkrirjen dhe rishkrirjen e materialit 11, të cilat çojnë në rritjen e kokrrizave epitaksiale dhe porozitet të konsiderueshëm.12,13 treguan se është e nevojshme të kontrollohen gradientët termikë, shpejtësia e ftohjes dhe përbërja e aliazhit, ose të aplikohen goditje fizike shtesë nga fusha të jashtme me veti të ndryshme, si ultratingulli, për të arritur struktura të imta të kokrrizave të barabarta.
Publikime të shumta kanë të bëjnë me efektin e trajtimit të dridhjeve në procesin e ngurtësimit në proceset konvencionale të derdhjes14,15. Megjithatë, aplikimi i një fushe të jashtme në një shkrirje të madhe nuk prodhon mikrostrukturën e dëshiruar të materialit. Nëse vëllimi i fazës së lëngshme është i vogël, situata ndryshon në mënyrë dramatike. Në këtë rast, fusha e jashtme ndikon ndjeshëm në procesin e ngurtësimit të tingullit. Janë marrë në konsideratë 23,24,25,26,27, trazimi i harkut28 dhe lëkundjet29, efektet elektromagnetike gjatë harqeve plazmatike pulsuese30,31 dhe metoda të tjera32 .Ngjiteni në substrat duke përdorur një burim të jashtëm ultratingulli me intensitet të lartë (në 20 kHz). gradienti i temperaturës dhe përmirësimi me ultratinguj për të gjeneruar kristalite të reja përmes kavitacionit.
Në këtë punë, ne hetuam mundësinë e ndryshimit të strukturës së kokrrizave të çeliqeve inox austenitikë duke bërë sonikimin e pishinës së shkrirë me valë zanore të krijuara nga vetë lazeri shkrirës. Modulimi i intensitetit të rrezatimit lazer që goditet në mediumin thithës të dritës rezulton në gjenerimin e valëve ultrasonike, të cilat ndryshojnë lehtësisht mikrostrukturën e rrezatimit të SLM të materialit ekzistues. Printerët 3D. Eksperimentet në këtë punë u kryen në pllaka inoksi, sipërfaqet e të cilave ishin të ekspozuara ndaj rrezatimit lazer të moduluar me intensitet. Pra, teknikisht bëhet trajtimi i sipërfaqes me lazer. Megjithatë, nëse një trajtim i tillë lazer kryhet në sipërfaqen e çdo shtrese, gjatë ngritjes shtresë pas shtrese, efektet në të gjithë vëllimin arrihen në të gjithë vëllimin ose në pjesët e tjera të sipërfaqes, arrihen efektet në të gjithë vëllimin ose në pjesët e tjera të sipërfaqes. shtresa është e barabartë me "trajtimin e vëllimit me lazer".
Ndërsa në terapinë ultrasonike të bazuar në bri, energjia tejzanor e valës së zërit në këmbë shpërndahet në të gjithë komponentin, ndërsa intensiteti ultrasonik i induktuar nga lazeri është shumë i përqendruar pranë pikës ku rrezatimi lazer absorbohet. Përdorimi i një sonotrode në një SLM pluhur SLM makinë shkrirjeje e shtratit pluhur është e komplikuar, sepse në stacionin e sipërm rrezatimi nuk duhet të jetë i komplikuar. stresi ik ​​në sipërfaqen e sipërme të pjesës. Prandaj, stresi akustik është afër zeros dhe shpejtësia e grimcave ka një amplitudë maksimale në të gjithë sipërfaqen e sipërme të pjesës. Presioni i zërit brenda të gjithë pishinës së shkrirë nuk mund të kalojë 0,1% të presionit maksimal të gjeneruar nga koka e saldimit, sepse gjatësia e valës së valëve ultrasonike është 3. ext pa frekuencë çeliku . Thellësia është zakonisht më e vogël se \(\sim 0.3~\text {mm}\). Prandaj, efekti i ultrazërit në kavitacion mund të jetë i vogël.
Duhet të theksohet se përdorimi i rrezatimit lazer të moduluar me intensitet në depozitimin e drejtpërdrejtë të metaleve me lazer është një zonë aktive e kërkimit35,36,37,38.
Efektet termike të rrezatimit lazer që goditet në mjedis janë baza për pothuajse të gjitha teknikat laserike të përpunimit të materialit 39, 40, si prerja 41, saldimi, forcimi, shpimi 42, pastrimi i sipërfaqes, aliazhimi i sipërfaqes, lustrimi i sipërfaqes 43, etj. teknologjia e përpunimit të materialeve dhe rezultatet e përmbledhura paraprake në shumë rishikime 4,4 dhe 6 monografi.
Duhet theksuar se çdo veprim jo i palëvizshëm në medium, duke përfshirë veprimin lasing në mediumin thithës, rezulton në ngacmimin e valëve akustike në të me pak a shumë efikasitet. Fillimisht fokusi kryesor ishte ngacmimi me laser i valëve në lëngje dhe mekanizmat e ndryshëm të ngacmimit termik të tingullit (zgjerimi termik, ndryshimi i kontraktimit, faza e avullimit, 4,9, etj. Monografitë e shumta50, 51, 52 ofrojnë analiza teorike të këtij procesi dhe zbatimeve të mundshme praktike të tij.
Këto çështje më pas u diskutuan në konferenca të ndryshme, dhe ngacmimi me lazer i ultrazërit ka aplikime si në aplikimet industriale të teknologjisë lazer53 ashtu edhe në mjekësi54. Prandaj, mund të konsiderohet se është krijuar koncepti bazë i procesit me anë të të cilit drita lazer pulsuese vepron në një medium absorbues. Inspektimi ultrasonik me lazer përdoret për zbulimin e mostrave të defektit5, SLM5,55, SLM.
Efekti i valëve goditëse të gjeneruara nga lazeri në materiale është baza e rrahjes së goditjes me lazer57,58,59, e cila përdoret gjithashtu për trajtimin sipërfaqësor të pjesëve të prodhuara në mënyrë shtesë60. Megjithatë, forcimi i goditjes me lazer është më efektiv në pulset lazer nanosekonda dhe sipërfaqet e ngarkuara mekanikisht (p.sh., me një shtresë të presionit të lëngut me presion)59.
Eksperimentet u kryen për të hetuar efektet e mundshme të fushave të ndryshme fizike në mikrostrukturën e materialeve të ngurtësuara. Diagrami funksional i konfigurimit eksperimental është paraqitur në figurën 1. Një lazer pulsues në gjendje të ngurtë Nd:YAG që funksionon në modalitetin e funksionimit të lirë (kohëzgjatja e pulsit \(\tau _L \sim 150~\upmu \t) filtrat nsity dhe një sistem pllakë ndarës të rrezeve. Në varësi të kombinimit të filtrave me densitet neutral, energjia e pulsit në objektiv varion nga \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) në \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) . Rrezja lazer e reflektuar nga të dhënat e akumuluara nga rrezja e akumuluar në dy (Fotodioda me një kohë të gjatë përgjigjeje që tejkalon \(1~\text {ms}\)) përdoren për të përcaktuar incidentin në dhe të reflektuar nga objektivi, dhe dy matës të fuqisë (fotodioda me kohë të shkurtër përgjigjeje\(<10~\text {ns}\)) për të përcaktuar incidentin dhe fuqinë optike të reflektuar. Kalorimetrat dhe matësit e fuqisë u kalibruar për të dhënë vlerat absolute të detektimit aLtecor-H1-H3-H3-H1-H2 2-D0 dhe një pasqyrë dielektrike e montuar në vendndodhjen e kampionit. Përqendroni rrezen në objektiv duke përdorur një lente (Veshje kundër reflektimit në \(1,06 \upmu \text {m}\), gjatësi fokale \(160~\text {mm}\)) dhe një bel në sipërfaqen e synuar 60~\(lart).
Diagrami skematik funksional i konfigurimit eksperimental: 1-lazer;2-rreze lazer;3-filtri me densitet neutral;4 - fotodiodë e sinkronizuar;5-ndarëse rrezesh;6 - diafragma;7-kalorimetri i rrezes së përplasjes;8 – kalorimetri i rrezes së reflektuar;9 – matësi i fuqisë së rrezes së përplasjes;10 – matësi i fuqisë së rrezeve të reflektuara;11 – lente fokusimi;12 - pasqyrë;13 – mostër;14 – dhënës piezoelektrik me brez të gjerë;Konvertuesi 15 – 2D;16 – mikrokontrollues pozicionues;17 – njësia e sinkronizimit;18 – Sistemi i blerjes dixhitale me shumë kanale me norma të ndryshme kampionimi;19 - kompjuter personal.
Trajtimi me ultratinguj kryhet si më poshtë. Lazeri funksionon në mënyrë të lirë;prandaj kohëzgjatja e pulsit lazer është \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), e cila përbëhet nga kohëzgjatje të shumëfishta prej përafërsisht \(1.5~\upmu \text {s } \) secila. Forma e përkohshme e pulsit lazer dhe spektri i tij përbëhet nga një frekuencë e ulët me frekuencë të lartë, me një mbështjellje me frekuencë të ulët rreth ~7. Hz}\), siç tregohet në figurën 2.- Mbështjellësi i frekuencës siguron ngrohjen dhe shkrirjen dhe avullimin e mëvonshëm të materialit, ndërsa komponenti me frekuencë të lartë siguron dridhjet tejzanor për shkak të efektit fotoakustik.Është nga \(7~\text {kHz}\) në \ (2~\text {MHz}\), dhe frekuenca qendrore është \(~ 0.7~\text {MHz}\).Pulset akustike për shkak të efektit fotoakustik janë regjistruar duke përdorur transduktorë piezoelektrik me brez të gjerë. duhet theksuar se forma e pulseve lazer është tipike për një lazer me modalitet të lirë.
Shpërndarja kohore e intensitetit të pulsit lazer (a) dhe shpejtësisë së zërit (b) në sipërfaqen e pasme të kampionit, spektri (kurba blu) e një impulsi të vetëm lazer (c) dhe një impuls ultratingulli (d) mesatarisht mbi 300 impulse lazer (kurba e kuqe).
Mund të dallojmë qartë komponentët me frekuencë të ulët dhe me frekuencë të lartë të trajtimit akustik që korrespondojnë me mbështjellësin me frekuencë të ulët të pulsit lazer dhe modulimin me frekuencë të lartë, përkatësisht. Gjatësitë e valëve të valëve akustike të krijuara nga mbështjellja e impulsit lazer tejkalojnë \(40~\text {cm});prandaj, pritet efekti kryesor i komponentëve me frekuencë të lartë të brezit të gjerë të sinjalit akustik në mikrostrukturë.
Proceset fizike në SLM janë komplekse dhe ndodhin njëkohësisht në shkallë të ndryshme hapësinore dhe kohore. Prandaj, metodat me shumë shkallë janë më të përshtatshmet për analizën teorike të SLM. Modelet matematikore fillimisht duhet të jenë shumë-fizike. Mekanika dhe termofizika e një mjedisi shumëfazor "karakteristikat e ngarkesës së ngurtë-lëngshme të përshkruara në atmosferë të ngurtë-lëngshme mund të jenë efektive në atmosferë të shkrirë". SLM janë si më poshtë.
Normat e ngrohjes dhe ftohjes deri në \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ për shkak të rrezatimit të lokalizuar me lazer me densitet të fuqisë deri në \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Cikli shkrirje-ngurtësim zgjat nga 1 deri në \(10~\text {ms}\), gjë që kontribuon në ngurtësimin e shpejtë të zonës së shkrirjes gjatë ftohjes.
Ngrohja e shpejtë e sipërfaqes së mostrës rezulton në formimin e sforcimeve të larta termoelastike në shtresën sipërfaqësore. Një pjesë e mjaftueshme (deri në 20%) e shtresës së pluhurit avullohet fort63, gjë që rezulton në një ngarkesë shtesë presioni në sipërfaqe në përgjigje të heqjes lazer. Pjekja me lazer sed rezulton në gjenerimin e valëve të tendosjes tejzanor që përhapen nga sipërfaqja në nënshtresë. Për të marrë të dhëna të sakta sasiore mbi shpërndarjen lokale të stresit dhe sforcimit, kryhet një simulim mezoskopik i problemit të deformimit elastik të lidhur me transferimin e nxehtësisë dhe masës.
Ekuacionet drejtuese të modelit përfshijnë (1) ekuacione të transferimit të nxehtësisë të paqëndrueshme ku përçueshmëria termike varet nga gjendja fazore (pluhur, shkrirë, polikristaline) dhe temperatura, (2) luhatjet në deformimin elastik pas ablacionit të vazhdueshëm dhe ekuacionin e zgjerimit termoelastik. Problemi i vlerës kufitare përcaktohet nga kushtet eksperimentale të sipërfaqes së fluksit C. shkëmbimi përçues i nxehtësisë dhe fluksi avullues. Fluksi i masës përcaktohet në bazë të llogaritjes së presionit të avullit të ngopur të materialit avullues. Marrëdhënia e tensionit-sforcim elastoplastik përdoret ku stresi termoelastik është proporcional me diferencën e temperaturës. (200~\upmu \text {m}\ ) të diametrit efektiv të rrezes.
Figura 3 tregon rezultatet e simulimit numerik të zonës së shkrirë duke përdorur një model matematikor makroskopik. Diametri i zonës së shkrirjes është \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) rrezja) dhe \(40~\upmu \sipërfaqja e rezultateve të deformimit pth. 0~\text {K}\) për shkak të faktorit të lartë intermitent të modulimit të pulsit. Normat e ngrohjes \(V_h\) dhe ftohjes \(V_c\) janë respektivisht në rendin e \(10^7\) dhe \(10^6~\text {K}/\text {s}\). dhe \(V_c\) rezulton në mbinxehje të shpejtë të shtresës sipërfaqësore, ku përçueshmëria termike ndaj nënshtresës është e pamjaftueshme për të hequr nxehtësinë. Prandaj, në \(t=26~\upmu \text {s}\) temperatura e sipërfaqes arrin kulmin deri në \(4800~\text {K}\).
Rezultatet numerike të simulimit të zonës së shkrirjes së pjekjes me një impuls lazer të vetëm në pllakën e mostrës 316L. Koha që nga fillimi i pulsit deri në thellësinë e pishinës së shkrirë që arrin vlerën maksimale është \(180~\upmu\text {s}\). Izotermia\(T = T_L = 1723 ~ars të ngurtë. vijat e verdha) korrespondojnë me stresin e rrjedhjes të llogaritur në funksion të temperaturës në seksionin vijues. Prandaj, në domenin midis dy izolinave (izotermave\(T=T_L\) dhe izobareve\(\sigma =\sigma _V(T)\)), faza e ngurtë i nënshtrohet ngarkesave të forta mekanike, të cilat mund të çojnë në ndryshime në mikrostrukturë.
Ky efekt shpjegohet më tej në Figurën 4a, ku niveli i presionit në zonën e shkrirë është paraqitur si funksion i kohës dhe distancës nga sipërfaqja. Së pari, sjellja e presionit lidhet me modulimin e intensitetit të pulsit lazer të përshkruar në figurën 2 më lart. Tuimi i presionit lokal në pikën e kontrollit ka të njëjtat karakteristika lëkundjeje si frekuenca e \(500~\text {kHz}\). Kjo do të thotë që valët e presionit tejzanor krijohen në sipërfaqe dhe më pas përhapen në nënshtresë.
Karakteristikat e llogaritura të zonës së deformimit pranë zonës së shkrirjes janë paraqitur në Fig. 4b. Ablacioni me lazer dhe stresi termoelastik gjenerojnë valë deformimi elastike që përhapen në nënshtresë. Siç mund të shihet nga figura, ekzistojnë dy faza të gjenerimit të stresit. Gjatë fazës së parë të \(t < 40~\upmu) \(t < 40~\upmu\text) me \(t < 40~\upmu\text) {a 40~\upmu\text një modulim i ngjashëm me presionin sipërfaqësor. Ky stres ndodh për shkak të ablacionit me lazer dhe nuk u vu re asnjë stres termoelastik në pikat e kontrollit sepse zona fillestare e prekur nga nxehtësia ishte shumë e vogël. Kur nxehtësia shpërndahet në nënshtresë, pika e kontrollit gjeneron stres të lartë termoelastik mbi \(40~\text {MPa}\).
Nivelet e stresit të moduluar të përftuara kanë një ndikim të rëndësishëm në ndërfaqen e ngurtë-lëng dhe mund të jenë mekanizmi i kontrollit që rregullon rrugën e ngurtësimit. Madhësia e zonës së deformimit është 2 deri në 3 herë më e madhe se ajo e zonës së shkrirjes. Siç tregohet në figurën 3, vendndodhja e izotermës së shkrirjes dhe niveli i stresit të barabartë me zonat e tensionit të lartë të rendimentit krahasohen me zonat më të larta të rendimentit të rradizuar. diametri midis 300 dhe \(800~\upmu \text {m}\) në varësi të kohës së menjëhershme.
Prandaj, modulimi kompleks i pjekjes me lazer me pulsim çon në efektin tejzanor. Rruga e përzgjedhjes së mikrostrukturës është e ndryshme nëse krahasohet me SLM pa ngarkim tejzanor. Rajonet e paqëndrueshme të deformuara çojnë në cikle periodike të ngjeshjes dhe shtrirjes në fazën e ngurtë. Kështu, formimi i kufijve të rinj të kokrrizave. , siç tregohet më poshtë. Përfundimet e marra ofrojnë mundësinë për të hartuar një prototip SLM të nxitur nga modulimi i pulsit, i drejtuar nga ultratingulli. Në këtë rast, induktori piezoelektrik 26 i përdorur diku tjetër mund të përjashtohet.
(a) Presioni në funksion të kohës, i llogaritur në distanca të ndryshme nga sipërfaqja 0, 20 dhe \(40~\upmu \text {m}\) përgjatë boshtit të simetrisë.
Eksperimentet u kryen në pllaka çeliku inox AISI 321H me dimensione \(20\herë 20\herë 5~\text {mm}\).Pas çdo impulsi lazer, pllaka lëviz \(50~\upmu \text {m}\), dhe beli i rrezes lazer në sipërfaqen e synuar është rreth \\(10/10/m) nën kalimin e rrezatimit lazer në sipërfaqen e synuar. përgjatë së njëjtës rrugë për të nxitur rishkrirjen e materialit të përpunuar për rafinimin e kokrrizave. Në të gjitha rastet, zona e rishkrirë u sonikua, në varësi të komponentit oscilues të rrezatimit lazer. Kjo rezulton në një reduktim më shumë se 5 herë në sipërfaqen mesatare të kokrrizave. Figura 5 tregon se si ndryshon mikrostruktura e rajonit të shkrirë me lazer me numrin e nënciklimit të rikalimit.
Nënplosat (a,d,g,j) dhe (b,e,h,k) – mikrostruktura e rajoneve të shkrira me lazer, nënparcela (c,f,i,l) – shpërndarja në sipërfaqe e kokrrizave me ngjyrë.Ngjyrosja përfaqëson grimcat e përdorura për llogaritjen e histogramit. Ngjyrat korrespondojnë me rajonet e kokrrizave (shih shiritin e ngjyrave në krye të histogramit. Nëngrafitë (ac) korrespondojnë me çelik inoks të patrajtuar dhe nënplotesat (df), (gi), (jl) korrespondojnë me 1, 3 dhe 5 rishkrirje.
Meqenëse energjia e pulsit të lazerit nuk ndryshon ndërmjet kalimeve të mëvonshme, thellësia e zonës së shkrirë është e njëjtë. Kështu, kanali i mëpasshëm "mbulon" plotësisht atë të mëparshëm. Megjithatë, histogrami tregon se sipërfaqja mesatare dhe mesatare e kokrrizave zvogëlohet me rritjen e numrit të kalimeve. Kjo mund të tregojë se lazeri po vepron në substrat.
Përsosja e kokrrave mund të shkaktohet nga ftohja e shpejtë e pishinës së shkrirë65. U krye një grup tjetër eksperimentesh në të cilat sipërfaqet e pllakave prej çeliku të pandryshkshëm (321H dhe 316L) u ekspozuan ndaj rrezatimit lazer me valë të vazhdueshme në atmosferë (Fig. 6) dhe vakumit (Fig. 7). Fuqia mesatare e lazerit (Fig. 7). rezultatet e lazerit Nd:YAG në modalitetin e funksionimit të lirë. Megjithatë, u vu re një strukturë tipike kolone.
Mikrostruktura e rajonit të shkrirë me lazer të një lazeri me valë të vazhdueshme (fuqi konstante 300 W, shpejtësi skanimi 200 mm/s, çelik inox AISI 321H).
(a) Mikrostruktura dhe (b) imazhi i difraksionit të kthimit të elektroneve të zonës së shkrirjes së lazerit të lazerit me vakum vakum të vazhdueshëm (fuqi konstante 100 W, shpejtësi skanimi 200 mm/s, çelik inox AISI 316L) \ (\sim 2~\text {mbar }\).
Prandaj, tregohet qartë se modulimi kompleks i intensitetit të pulsit të lazerit ka një efekt të rëndësishëm në mikrostrukturën që rezulton. Ne besojmë se ky efekt është mekanik në natyrë dhe ndodh për shkak të gjenerimit të dridhjeve ultrasonike që përhapen nga sipërfaqja e rrezatuar e shkrirjes thellë në kampion. Rezultate të ngjashme u morën në 13, 26, 26, 26, 12, 20, 12, 20, 20, 20, 2012 duke siguruar ultratinguj me intensitet të lartë në materiale të ndryshme duke përfshirë aliazhin Ti-6Al-4V 26 dhe çelik inox 34 rezultat i të cilit. Mekanizmi i mundshëm spekulohet si më poshtë. Ultratingulli intensiv mund të shkaktojë kavitacion akustik, siç tregohet në imazhin ultra të shpejtë in situ sinkrotron me rreze X. Rënia e materialit të kavitacionit gjeneron rreth 0 presioni në kthes0 ~\text {MPa}\)69. Valë të tilla goditëse mund të jenë mjaftueshëm të forta për të nxitur formimin e bërthamave të fazës së ngurtë me përmasa kritike në lëngje me shumicë, duke prishur strukturën tipike të kokrrizave kolone të prodhimit të aditivëve shtresë për shtresë.
Këtu, ne propozojmë një mekanizëm tjetër përgjegjës për modifikimin strukturor me anë të sonikimit intensiv. Materiali menjëherë pas ngurtësimit është në një temperaturë të lartë afër pikës së shkrirjes dhe ka një stres rendimenti jashtëzakonisht të ulët. Valët e forta ultrasonike mund të shkaktojnë rrjedhën plastike për të ndryshuar strukturën e kokrrizave të materialit të nxehtë që sapo është ngurtësuar. Megjithatë, të dhëna të besueshme eksperimentale mbi varësinë e temperaturës nga rendimenti janë të pasigurta (\t\t, pa stres në rendimentin \1\t e Figura 8). Prandaj, për të testuar hipotezën, ne kemi kryer simulime të dinamikës molekulare (MD) të një përbërjeje të ndërsjellë Fe-Cr-Ni të ngjashme me çelikun AISI 316 L në mënyrë që të vlerësojmë sjelljen e stresit të rrjedhjes pranë pikës së shkrirjes. Për të llogaritur stresin e rrjedhjes, kemi përdorur teknikën e relaksimit të stresit të prerjes MD të detajuar në 70,727, për relaksimin e stresit të prerjes MD të detajuar në . Modeli i ngulitur atomik (EAM) nga simulimet 74.MD janë kryer duke përdorur kodet LAMMPS 75,76. Detajet e simulimit MD do të publikohen diku tjetër. Rezultatet e llogaritjes MD të stresit të rrjedhshmërisë si funksion i temperaturës janë paraqitur në Fig.
Stresi i rendimentit për çelik inox austenitik të klasës AISI 316 dhe përbërjen e modelit kundrejt temperaturës për simulimet MD. Matjet eksperimentale nga referencat: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. referojuni. prodhimi.Rezultatet e simulimit të MD në shkallë të gjerë në këtë studim shënohen si \(\vartrikëndëshi majtas\) për një kristal të pafundëm pa defekte dhe \(\vartriangleright\) për kokrrizat e fundme duke marrë parasysh madhësinë mesatare të kokrrizave nëpërmjet relacionit Hall-Petch Dimensions\(d\mu = \t~ext).
Mund të shihet se në \(T>1500~\text {K}\) stresi i rrjedhjes bie nën \(40~\text {MPa}\). Nga ana tjetër, vlerësimet parashikojnë se amplituda ultrasonike e gjeneruar nga lazeri tejkalon \(40~\text {MPa}\) (shih Fig. Fig.
Formimi i mikrostrukturës së çelikut inox austenitik 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) gjatë SLM u hetua eksperimentalisht duke përdorur një burim lazer pulsues kompleks të moduluar me intensitet.
Reduktimi i madhësisë së kokrrës në zonën e shkrirjes së lazerit u gjet për shkak të rishkrirjes së vazhdueshme të lazerit pas 1, 3 ose 5 kalimeve.
Modelimi makroskopik tregon se madhësia e vlerësuar e rajonit ku deformimi ultrasonik mund të ndikojë pozitivisht në pjesën e përparme të ngurtësimit është deri në \(1~\tekst {mm}\).
Modeli mikroskopik MD tregon se forca e rrjedhjes së çelikut inox autenit AISI 316 është reduktuar ndjeshëm në \(40~\text {MPa}\) afër pikës së shkrirjes.
Rezultatet e marra sugjerojnë një metodë për kontrollin e mikrostrukturës së materialeve duke përdorur përpunim kompleks lazer të moduluar dhe mund të shërbejë si bazë për krijimin e modifikimeve të reja të teknikës pulsuese SLM.
Liu, Y. et al.Evolucioni mikrostrukturor dhe vetitë mekanike të përbërjeve in situ TiB2/AlSi10Mg nga shkrirja selektive me lazer [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. Inxhinieria kufitare e kokrrizave të rikristalizimit të shkrirjes selektive me lazer të çelikut inox 316L [J].Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. Zhvillimi në vend i mikrostrukturave sanduiç me duktilitet të zgjeruar nga rinxehja me lazer e lidhjeve të titanit të shkrirë me lazer.science.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Prodhimi shtesë i pjesëve Ti-6Al-4V me depozitim metalik me lazer (LMD): procesi, mikrostruktura dhe vetitë mekanike.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al. Modelimi mikrostrukturor i depozitimit të energjisë së drejtuar nga pluhuri metalik me lazer të Aliazhit 718. Shto në prodhimin.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al.Studim Parametrik Neutron Bragg Edge Imaging i mostrave të prodhuara në mënyrë shtesë të trajtuara nga laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan.