Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мекунед, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки аз браузери навшуда истифода баред (ё ҳолати мувофиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Дар ҳамин ҳол, барои таъмини идомаи дастгирӣ, мо сайтро бидуни ороиш ва JavaScript намоиш медиҳем.
Механизми нав дар асоси обшавии лазерии интихобӣ барои назорати микроструктураи маҳсулот дар раванди истеҳсолот пешниҳод карда мешавад. Механизм ба тавлиди мавҷҳои ултрасадоӣ дар ҳавзи гудохта аз ҷониби irradiation.Experimental шиддати-modulated лазерӣ мураккаб такя мекунад. Тадқиқотҳои таҷрибавӣ ва моделиронӣ ададӣ нишон медиҳанд, ки ин механизми идоракунии самараноки ба тарҳрезии муосири интихобшаванда ва ба таври техникӣ муттаҳид карда мешавад. мошинхо.
Истеҳсоли иловагии (AM) қисмҳои мураккаб дар даҳсолаҳои охир ба таври назаррас афзоиш ёфтааст. Аммо, сарфи назар аз гуногунии равандҳои истеҳсоли изофӣ, аз ҷумла обшавии лазерии интихобӣ (SLM) 1,2,3, рехтани бевоситаи металлҳои лазерӣ4,5,6, обшавии чӯбҳои электронӣ7,8 ва дигарон 9,10 хусусияти хоси он буда метавонад. раванде, ки бо градиентҳои баланди гармӣ, суръати баланди хунуккунӣ ва мураккабии давраҳои гармидиҳӣ дар обшавӣ ва аз нав обшавии мавод11 алоқаманд аст, ки боиси афзоиши донаҳои эпитаксиалӣ ва ковокагии назаррас мегардад12,13.Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки градиентҳои гармидиҳӣ, суръати хунуккунӣ ва таркиби хӯлаҳоро назорат кардан лозим аст ё ба воситаи майдонҳои берунии хосиятҳои гуногун (масалан, ултрасадо) барои ба даст овардани сохторҳои хуби донаҳои донагӣ зарбаҳои иловагии физикиро татбиқ кардан лозим аст.
Нашрияҳои сершумор ба таъсири коркарди ларзиш ба раванди сахтшавӣ дар равандҳои рехтагарии анъанавӣ нигаронида шудаанд14,15. Аммо, ба кор бурдани майдони беруна ба гудохтаҳои оммавӣ микроструктураи моддии дилхоҳро ба вуҷуд намеорад. Агар ҳаҷми марҳилаи моеъ хурд бошад, вазъият ба таври назаррас тағйир меёбад. ,19,20,21,22,23,24,25,26,27, stirring камон28 ва oscillation29, камонҳои плазмаи импулс30,31 ва усулҳои дигар32 .Ба субстрат бо истифода аз манбаи ультрасадои баландшиддати беруна (дар 20 кГц) ба субстрат пайваст карда мешавад. градиенти пасти ҳарорат ва такмили ултрасадо барои тавлиди кристаллҳои нав тавассути кавитасия.
Дар ин кор, мо имкони тағир додани сохтори донаи пӯлоди зангногир аустенитӣ тавассути sonicating ҳавзи гудохта бо мавҷҳои садои аз ҷониби худи лазери гудохташуда таҳқиқ кардем. Модулятсияи шиддатнокии радиатсияи лазерӣ дар муҳити рӯшноӣ ба вуҷуд омадани мавҷҳои ултрасадоӣ, ки метавонад ба модулятсияи микроструктураи маводҳои он таъсир расонад. ба осонӣ ба принтерҳои мавҷудаи SLM 3D пайваст карда шаванд. Таҷрибаҳо дар ин кор дар плитаҳои аз пӯлоди зангногир анҷом дода шуданд, ки сатҳи онҳо ба радиатсияи лазерии шиддатнокӣ дучор шуда буданд. Ҳамин тавр, аз ҷиҳати техникӣ, коркарди сатҳи лазерӣ анҷом дода мешавад. Аммо, агар чунин коркарди лазерӣ дар сатҳи ҳар як қабат анҷом дода шавад, дар давоми қабат-ба-қабат, таъсироти дигар дар қисмҳои интихобшуда дар ҳаҷми пурра ба даст оварда мешаванд. қабат ба қабат сохта мешавад, коркарди сатҳи лазерии ҳар як қабат ба "табобати ҳаҷми лазерӣ" баробар аст.
Дар ҳоле ки дар ултрасадо табобати ултрасадо дар асоси шохи, энергияи ултрасадо мавҷи садои истода дар тамоми ҷузъи тақсим, дар ҳоле ки шиддати ултрасадо-лазерӣ аст, хеле дар наздикии нуқтаи, ки радиатсияи лазерӣ absorbed.Using як sonotrode дар як мошини меёфт, хокаи SLM бистари мураккаб аст, мураккаб аст, зеро дар болои истгоҳи radiation хокаи изофа нест, дар бистар радиатсияи болоӣ боқӣ мемонад. фишор дар сатҳи болоии қисм. Аз ин рӯ, фишори акустикӣ ба сифр наздик аст ва суръати заррачаҳо дар тамоми сатҳи болоии қисм амплитудаи максималӣ дорад. Фишори садо дар дохили тамоми ҳавзи гудохта наметавонад аз 0,1% аз фишори максималии тавлидшуда аз сари кафшер зиёд бошад, зеро дарозии мавҷҳои мавҷҳои ултрасадо бо басомади аз пӯлоди бефосила аз \~ 0 м/Hz {~ 0 м/с аст. ), ва умқи одатан камтар аз \(\sim 0.3~\text {mm}\ аст. Аз ин рӯ, таъсири ултрасадо ба кавитасия метавонад хурд бошад.
Бояд қайд кард, ки истифодаи радиатсияи лазерии бо шиддати модуляцияшаванда ҳангоми ҷойгиркунии мустақими металлҳои лазерӣ як соҳаи фаъоли тадқиқот мебошад35,36,37,38.
Таъсири гармии радиатсияи лазерӣ ба муҳити атроф тақрибан барои ҳама усулҳои лазерии 39, 40 барои коркарди мавод, аз қабили буридан41, кафшер, сахтсозӣ, пармакунӣ42, тозакунии рӯизаминӣ, хӯлаи рӯизаминӣ, сайқал додани сатҳи43 ва ғайраҳо асос ёфтааст. ,46.
Бояд қайд кард, ки ҳама гуна амали ғайристационарӣ дар муҳити атроф, аз ҷумла амали лазерӣ дар муҳити ҷаббанда боиси ба ҳаяҷон омадани мавҷҳои акустикӣ дар он бо кам ё камтар самаранокӣ мегардад.Дар аввал, диққати асосӣ ба барангехтани лазерии мавҷҳо дар моеъҳо ва механизмҳои гуногуни гармии барангезиши садо (васеъшавии гармӣ, бухоршавӣ, тағйирёбии ҳаҷм ва ғ.) равона карда шуда буд. монографияҳои эрозия50, 51, 52 таҳлили назариявии ин раванд ва татбиқи имконпазири амалии онро пешниҳод мекунанд.
Ин масъалаҳо баъдан дар конфронсҳои гуногун мавриди баррасӣ қарор гирифтанд ва ҳаяҷонбахши лазерии ултрасадо ҳам дар барномаҳои саноатии технологияи лазерӣ53 ва ҳам тиб54 барномаҳо дорад. Аз ин рӯ, метавон баррасӣ кард, ки консепсияи асосии раванде, ки тавассути он нури лазерии импулсӣ дар муҳити ҷаббида амал мекунад, таъсис дода шудааст. Тафтиши лазерии ултрасадо барои ошкор кардани камбудиҳои намунаи SLM-56 истифода мешавад.
Таъсири мавҷҳои зарбаи лазерӣ тавлидшуда ба маводҳо дар асоси пошидани зарбаи лазерӣ57,58,59 мебошад, ки он инчунин барои коркарди рӯизаминии қисмҳои иловагии истеҳсолшуда истифода мешавад60. Бо вуҷуди ин, таҳкими зарбаи лазерӣ дар импулсҳои лазерии наносекунд ва сатҳи механикӣ пурбор самараноктар аст (масалан, бо қабати фишори моеъи механикӣ59 зиёд мешавад).
Таҷрибаҳо барои таҳқиқи таъсири эҳтимолии майдонҳои гуногуни физикӣ ба микроструктураи маводи сахтшуда гузаронида шуданд. Диаграммаи функсионалии дастгоҳи таҷрибавӣ дар расми 1 нишон дода шудааст. Лазери импульси Nd:YAG, ки дар режими рафъи озод кор мекунад (давоми импулс \(\tau _L \sim 150~\upmu\text аз силсилаи набз истифода бурда мешавад) дар расми 1 нишон дода шудааст. филтрҳои зичии атралӣ ва системаи пластинкаи тақсимкунандаи чӯб. Вобаста аз омезиши филтрҳои зичии бетараф, энергияи набзи ҳадаф аз \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) то \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) фарқ мекунад. Дар нури лазерӣ барои аксбардорӣ инъикос карда мешавад. , ва ду калориметр (фотодиодҳое, ки вақти вокуниши дароз аз \(1~\text {ms}\) зиёд аст) барои муайян кардани ҳодиса ба ҳадаф ва инъикосшаванда истифода мешаванд ва ду ҳисобкунаки барқӣ (фотодиодҳо бо вақти посухи кӯтоҳ \(<10~\text {ns}\)) барои муайян кардани қувваи оптикии ҳодиса ва инъикосшуда истифода мешаванд. LP12-3S-H2-D0 ва оинаи диэлектрикӣ дар макони намуна насб карда шудааст. Бо истифода аз линза чӯбро ба ҳадаф равона кунед (Қабати зиддирефлекси дар \(1,06 \upmu \text {m}\), дарозии фокусӣ \(160~\матн {мм}\)) ва камари чӯб дар сатҳи ҳадаф (1mu\\t{0m\\боло).
Диаграммаи схематикии функсионалии установкахои тачрибавй: 1—лазер;2 — нури лазерӣ;3—филтри зичии бетараф;4— фотодиоди синхронидашуда;5 — тақсимкунандаи нур;6 — диафрагма;7 — калориметри нури афтанда;8 – калориметри нури инъикосшаванда;9 – ҳисобкунаки қувваи барқ;10 – ҳисобкунаки қувваи нури инъикосшаванда;11 - линзаи фокус;12 - оина;13 – намуна;14 – табдилдиҳандаи пьезоэлектрикии фарохмаҷро;15 - табдилдиҳандаи 2D;16 – микроконтроллери ҷойгиркунӣ;17 – воҳиди ҳамоҳангсозӣ;18 – системаи бисёрканалии ба даст овардани рақамӣ бо суръати гуногуни интихоб;19 — компютери фардй.
Табобати ултрасадо ба таври зерин анҷом дода мешавад. Лазер дар ҳолати озод кор мекунад;аз ин рӯ, давомнокии набзи лазерӣ \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) аст, ки аз давомнокии сершумори тақрибан \(1,5~\upmu \text {s } \) иборат аст. Шакли муваққатии набзи лазер ва спектри он аз басомади басомади паст ва лифофаи басомади миёна тақрибан \~ 0, модули баланд иборат аст. Гц}\), тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст.- Дар лифофаи басомади гармкунӣ ва обшавии минбаъда ва бухоршавии маводро таъмин мекунад, дар ҳоле ки ҷузъи басомади баланд ларзишҳои ултрасадоро аз ҳисоби эффекти фотоакустикӣ таъмин мекунад. Шакли мавҷи набзи ултрасадо, ки тавассути лазер тавлид мешавад, асосан аз рӯи шакли вақти шиддатнокии набзи лазер муайян карда мешавад.Он аз \(7~\матн {кГц}\) то \ (2~\матн {МГс}\) ва басомади марказӣ \(~ 0,7~\матн {МГс}\ аст. Импульсҳои акустикӣ аз таъсири фотоакустикӣ бо истифода аз табдилдиҳандаҳои пьезоэлектрикии фарохмаҷро аз поливинилидени фториди сохташуда сабт карда шуданд ва дар шакли плёнкаҳои фториди поливинилиденӣ сабт карда намешаванд. аз импулсҳои лазерӣ хоси лазерии ҳолати озод аст.
Тақсимоти муваққатии шиддатнокии набзи лазерӣ (а) ва суръати садо дар сатҳи қафои намуна (b), спектрҳои набзи лазерӣ (в) ва набзи ултрасадоӣ (г) ба ҳисоби миёна зиёда аз 300 импулси лазерӣ (каҷи сурх) барои як импулси лазерӣ (каҷи кабуд) .
Мо метавонем ба таври равшан ҷузъҳои басомади паст ва баланд-басомади табобати акустикии мувофиқ ба конверт-басомади пасти набзи лазерӣ ва модулятсионӣ-басомади баланд, мутаносибан.The wavelengths мавҷҳои акустикии тавлидшуда лифофаи набзи лазерӣ зиёд \(40~\text {см);Бинобар ин, таъсири асосии ҷузъҳои фарохмаҷрои баландбасомади сигнали акустикӣ ба микроструктура дар назар аст.
Равандҳои физикӣ дар СЛМ мураккаб буда, дар як вақт дар миқёси гуногуни фазоӣ ва муваққатӣ ба амал меоянд. Аз ин рӯ, усулҳои бисёрҷабҳа барои таҳлили назариявии СЛМ бештар мувофиқанд. Моделҳои математикӣ дар аввал бояд бисёрфизикӣ бошанд. Механика ва термофизикаи муҳити бисёрфазавии “обшавии сахту моеъ” баъдан бо таъсири мутақобилаи атмосфераи гази сахти моеъ тавсиф карда шаванд. чунинанд.
Меъёрҳои гармкунӣ ва хунуккунӣ то \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ аз ҳисоби шуоъдиҳии локализатсияшудаи лазерӣ бо зичии қудрат то \(10^{13}~\text {W} см}^2\).
Давраи обшавии сахтшавӣ аз 1 то \(10~\text {ms}\) давом мекунад, ки ин ба сахтшавии босуръати минтақаи обшавии ҳангоми хунуккунӣ мусоидат мекунад.
Гарми босуръати сатҳи намуна боиси ташаккули фишорҳои баланди термоэластикӣ дар қабати рӯизаминӣ мегардад. Қисми кофии (то 20%) қабати хока сахт бухор карда мешавад63, ки дар натиҷа як бори изофии фишор дар рӯи рӯи ҷавоб ба абляцияи лазерӣ оварда мерасонад. Дар натиҷа, шиддати индуксионӣ ба таври назаррас таҳрифи геометрияи баландро дар наздикии геометрия ва баландшавии гармӣ ба вуҷуд меорад. коркарди лазерӣ боиси тавлиди мавҷҳои шиддати ултрасадо мегардад, ки аз рӯи замин ба субстрат паҳн мешаванд. Бо мақсади ба даст овардани маълумоти дақиқи миқдорӣ дар бораи фишори маҳаллӣ ва тақсимоти шиддат, моделсозии мезоскопии мушкилоти деформатсияи чандирӣ, ки ба гармӣ ва интиқоли масса пайваст карда шудааст, анҷом дода мешавад.
Муодилаҳои идоракунандаи модел (1) муодилаҳои гармидиҳии ноустуворро дар бар мегиранд, ки гармигузаронӣ аз ҳолати фазавӣ (хока, обшавӣ, поликристаллӣ) ва ҳарорат вобаста аст, (2) тағирёбии деформатсияи чандир пас аз аблятсияи доимӣ ва муодилаи васеъшавии термоэластикӣ. Масъалаи сарҳадӣ аз рӯи шароитҳои таҷрибавии ҷараёни гармидиҳандаи сатҳи хунук муайян карда мешавад. мубодила ва ҷараёнҳои бухоршавӣ. Ҷараёни масса дар асоси ҳисоб кардани фишори буғи тофтаи маводи бухоршаванда муайян карда мешавад. Муносибати фишори эластопластикӣ-штамм истифода мешавад, ки дар он фишори термоэластикӣ ба фарқияти ҳарорат мутаносиб аст. Барои қудрати номиналӣ \(300~\text {W}\), басомади \(100~\text {W}\), басомади \(10mit {^5~\0t) ва фосилаи \(10^5~\0t) \text {m}\ ) диаметри нури самаранок.
Дар расми 3 натиҷаҳои моделсозии ададӣ дар минтақаи гудохта бо истифода аз модели математикии макроскопӣ нишон дода шудааст. Диаметри минтақаи синтез \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) радиус) ва \(40~\upmu \text {m}\) радиусаш ва \(40~\upmu \text\text {m}0) бо истифода аз модели математикии макроскопӣ нишон медиҳад, ки ҳарорат дар сатҳи маҳаллӣ нишон медиҳад. 0~\text {K}\) аз сабаби омили баланди фосилавии модуляцияи набз. Меъёрҳои гармидиҳии \(V_h\) ва хунуккунии \(V_c\) мутаносибан ба тартиби \(10^7\) ва \(10^6~\text {K}/\text {s}\) мебошанд. _c\) боиси аз ҳад зиёд гарм шудани қабати рӯизаминӣ мегардад, ки дар он гузариши гармӣ ба субстрат барои хориҷ кардани гармӣ нокифоя аст. Аз ин рӯ, дар \(t=26~\upmu \text {s}\) ҳарорати сатҳ ба қуллаҳои баландтарин мерасад \(4800~\text {K}\). Бухоршавии шадиди мавод метавонад фишори аз ҳад зиёди маводро аз рӯи мавзӯъ хориҷ кунад.
Натоиҷи моделсозии ададӣ аз минтақаи обшавии як импулси лазерӣ дар лавҳаи намунаи 316L. Вақт аз оғози набз то умқи ҳавзи гудохта расидан ба арзиши максималӣ \(180~\upmu\text {s}\) аст. Изотерма\(T = T_L = 1723~)\матн байни фазаҳои моеъ ва бобои сахтро ифода мекунад. хатҳо) ба фишори ҳосилнокӣ, ки ҳамчун функсияи ҳарорат дар фасли оянда ҳисоб карда шудааст, мувофиқат мекунанд. Бинобар ин, дар домени байни ду изолятсия (изотермҳо\(T=T_L\) ва изобарҳо\(\сигма =\сигма _V(T)\)) фазаи сахт ба сарбориҳои механикии сахт дучор мешавад, ки ин метавонад боиси тағирёбии микроструктура гардад.
Ин таъсир минбаъд дар расми 4а шарҳ дода шудааст, ки дар он сатҳи фишор дар минтақаи гудохта ҳамчун функсияи вақт ва масофа аз сатҳи рӯизаминӣ тасвир шудааст. Аввалан, рафтори фишор ба модулятсияи шиддатнокии импулси лазерӣ, ки дар расми 2 дар боло тавсиф карда шудааст, алоқаманд аст. Фишори максималии \text{s}\) тақрибан \(10~\text {MPa}\) = 200~\text {MPa}\) дар семоҳаи маҳаллӣ мушоҳида карда шуд. фишор дар нуқтаи назорат дорои хусусиятҳои ларзиши ҳамон басомади \(500~\матн {kHz}\) .Ин маънои онро дорад, ки мавҷҳои фишори ултрасадо дар рӯи замин тавлид мешаванд ва сипас ба оксиген паҳн мешаванд.
Хусусиятҳои ҳисобшудаи минтақаи деформатсия дар наздикии минтақаи обшавӣ дар расми 4б нишон дода шудааст.Абляцияи лазерӣ ва фишори термоэластикӣ мавҷҳои деформатсияи эластикиро ба вуҷуд меоранд, ки ба субстрат паҳн мешаванд.Чунон ки аз расм дида мешавад, ду марҳилаи тавлиди стресс вуҷуд дорад.Дар марҳилаи якуми \(t < 40~}\upmu), матни \t < 40~}, болоравии фишори M (~ 8 МП) {\ts {\s {\s {\s {\s {\s {\ss. модулятсияи шабеҳ ба фишори рӯизаминӣ.Ин фишор аз сабаби абляцияи лазерӣ ба амал меояд ва дар нуқтаҳои назоратӣ фишори термоэластикӣ мушоҳида нашудааст, зеро минтақаи ибтидоии аз гармӣ зарардида хеле хурд буд. Вақте ки гармӣ ба оксиген паҳн мешавад, нуқтаи назорат фишори баланди термоэластикиро дар боло \(40~\text {MPa}\) ба вуҷуд меорад.
Дараҷаҳои фишори модулишудаи ба даст овардашуда ба интерфейси сахт ва моеъ таъсири назаррас доранд ва метавонанд механизми идоракунии роҳи сахтшавиро танзим кунанд. Андозаи минтақаи деформатсия аз минтақаи обшавии 2 то 3 маротиба калонтар аст. Тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст, ҷойгиршавии изотерми обшавии об ва сатҳи фишори баробар ба фишори ҳосили баланд, ки бо фишори баланди механикӣ бо радиатсияи баланди механикӣ муқоиса карда мешавад. диаметри байни 300 ва \(800~\upmu \text {m}\) вобаста ба вақти фаврӣ.
Аз ин рӯ, модулясияи комплексии annealing лазерӣ импулсро боиси ба таъсири ultrasonic.The роҳи интихоби микроструктураи гуногун аст, агар дар муқоиса бо SLM бе loading.Deformed минтақаҳои ноустувор боиси давраҳои даврии фишурдасозии ва дароз дар марҳилаи сахти. Ҳамин тариқ, ташаккули сарҳадҳои ғалладонагӣ нав ва subgrain метавонад дар microstruct барои хосиятҳои feundare тағйир ёфт. тавре ки дар зер нишон дода шудааст. Хулосаҳои ба даст овардашуда имкони тарҳрезии прототипи SLM-и ултрасадо-модуляцияи импулсро фароҳам меоранд. Дар ин ҳолат, inductor piezoelektrik 26 дар ҷои дигар истифода мешавад, истисно карда мешавад.
(а) Фишор ҳамчун функсияи вақт, ки дар масофаҳои гуногун аз сатҳи 0, 20 ва \(40~\upmu \text {m}\) қад-қади меҳвари симметрия ҳисоб карда мешавад.(б) Стресси аз вақт вобаста Фон Мизес, ки дар матритсаи сахт дар масофаҳои 70, 120 ва \(170~\upmu\t) аз сатҳи намуна ҳисоб карда шудааст.
Таҷрибаҳо дар лавҳаҳои аз пӯлоди зангногир AISI 321H бо андозаҳои \(20\маротиба 20\маротиба 5~\text {mm}\) гузаронида шуданд. Пас аз ҳар як набзи лазерӣ табақ ҳаракат мекунад \(50~\upmu \text {m}\) ва камари нури лазерӣ дар сатҳи ҳадаф тақрибан аз 5 то 10 м/м аст. дар қад-қади ҳамон як роҳ барои аз нав обшавии маводи коркардшуда барои тозакунии ғалла анҷом дода мешаванд. Дар ҳама ҳолатҳо, минтақаи аз нав обшуда вобаста ба ҷузъи тербиши радиатсияи лазерӣ sonicated шуд. Ин боиси зиёда аз 5 маротиба кам шудани майдони миёнаи ғалла мегардад. Дар расми 5 нишон дода шудааст, ки чӣ тавр микроструктураи минтақаҳои аз нав оббозӣ бо рақамҳои оббозӣ тағйир меёбад.
Зерплота (a,d,g,j) ва (b,e,h,k) - микроструктураи минтақаҳои обшудаи лазерӣ, зерплотҳо (c,f,i,l) - тақсимоти майдони донаҳои ранга.Сояҳо зарраҳоеро, ки барои ҳисоб кардани гистограмма истифода мешаванд, ифода мекунад. Рангҳо ба минтақаҳои ғалладона мувофиқат мекунанд (ба сатри ранг дар болои гистограмма нигаред. Зерплотҳо (ac) ба пӯлоди зангногир коркарднашуда мувофиқанд ва зерплотҳо (df), (gi), (jl) ба 1, 3 ва 5 remelts мувофиқанд.
Азбаски энергияи импульси лазерӣ дар байни гузаришҳои минбаъда тағир намеёбад, умқи минтақаи гудохта якхела аст. Ҳамин тариқ, канали минбаъда канали қаблиро комилан "пӯш мекунад". Аммо, гистограмма нишон медиҳад, ки майдони миёна ва миёна бо афзоиши шумораи гузаришҳо кам мешавад. Ин метавонад нишон диҳад, ки лазер на ба субстрат таъсир мерасонад.
Тозакунии ғалла метавонад аз сабаби сардшавии босуръати ҳавзи гудохта ба амал ояд65. Маҷмӯи дигари таҷрибаҳо гузаронида шуд, ки дар он сатҳҳои плитаҳои аз пӯлоди зангногир (321Н ва 316L) ба радиатсияи мавҷи лазерии доимӣ дар атмосфера (расми 6) ва вакуум (расми 7) дучор шуданд. Қувваи миёнаи лазер ва ҳавзи молӣ мутаносибан ба 300 Вт ва ҳавзи молӣ наздик аст (100) натиљањои лазерии Nd:YAG дар режими озод. Аммо, сохтори маъмулии сутунӣ мушоҳида шуд.
Микроструктураи минтақаи бо лазер гудохташудаи лазери мавҷи доимӣ (қувваи доимии 300 Вт, суръати скан 200 мм / с, пӯлоди зангногир AISI 321H).
(а) Микросохтор ва (б) тасвирҳои дифраксияи ақиб парокандаи электронии минтақаи бо лазер гудохташуда дар вакуум бо лазери мавҷи доимӣ (қудрати доимии 100 Вт, суръати сканкунии 200 мм/с, пӯлоди зангногир AISI 316L)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Аз ин рӯ, он аст, ба таври равшан нишон дода шудааст, ки модулятсияи мураккаби шиддати набзи лазерӣ дорад, таъсири назаррас оид ба microstructure.We дар натиҷа дорад, ки ин таъсир дар табиат механикњ аст ва ба сабаби тавлиди ларзишҳои ултрасадо propagating аз рӯи irradiated аз обшавии чуқур ба sample.. Натиҷаҳои шабеҳ дар 13, 26, translectroeze берунӣ ба даст оварда шуданд, 26, translectroeez , translectroeric ва берунии таъмини УЗИ шиддати баланд дар маводи гуногун, аз ҷумла хӯлаи Ti-6Al-4V 26 ва аз пӯлоди зангногир 34 натиҷаи of.The механизми имконпазир аст, ба таври зерин тахмин карда мешавад. УЗИ шадид метавонад кавитатсия акустикӣ, чунон ки дар ultrafast дар situ синхротрон Imaging X-ray нишон дода шудааст. \(100~\text {MPa}\)69.Чунин мавҷҳои зарба метавонад ба қадри кофӣ қавӣ бошанд, то ба ташаккули ядроҳои фазаҳои сахт-ҳаҷм дар моеъҳои калон мусоидат карда, сохтори донаҳои сутунии маъмулии истеҳсоли иловагии қабат ба қабатро вайрон кунанд.
Дар ин ҷо, мо механизми дигареро пешниҳод менамоем, ки барои тағир додани сохтор аз ҷониби sonication.Immediatedely пас аз сахтшавӣ масъул аст, дар як ҳарорати баланд наздик ба нуқтаи обшавии ва дорои stress ҳосили хеле паст. Мавҷҳои ултрасадо шадиди метавонад боиси ҷараёни пластикӣ тағйир сохтори ғалладона аз маводи гарм, танҳо solidified. Бо вуҷуди ин, маълумоти эътимодбахши таҷрибавӣ дар ҳарорати дастрас оид ба \15 сим 15 \text {K}\) (ниг. Расми 8). Бинобар ин, барои санҷидани ин гипотеза, мо моделсозии динамикаи молекулавии (MD) таркиби Fe-Cr-Ni ба пӯлоди AISI 316 L монандро анҷом додем, то рафтори фишори ҳосил дар наздикии нуқтаи обшавии обро арзёбӣ кунем. Барои ҳисобҳои мутақобилаи байниатомӣ, мо модели дохилшудаи атомиро (EAM) аз 74 истифода бурдем. Моделҳои MD бо истифода аз рамзҳои LAMMPS 75,76 иҷро карда шуданд. Тафсилоти моделиронии MD дар ҷои дигар нашр карда мешаванд. Натиҷаҳои ҳисобкунии MD оид ба фишори ҳосилнокӣ ҳамчун функсияи ҳарорат дар якҷоягӣ бо маълумоти мавҷуда дар расми 87, 87, 87, eva, eva нишон дода шудаанд. ,82.
Стресси ҳосилнокӣ барои дараҷаи AISI 316 аз пӯлоди зангногир аустенитӣ ва таркиби модел нисбат ба ҳарорат барои моделиронии MD. Андозаҳои таҷрибавӣ аз истинодҳо: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Натоиҷи моделсозии миқёси калони MD дар ин таҳқиқот ҳамчун \(\vartriangleleft\) барои як кристалл бенуксон ва \(\vartrianglerright\) барои донаҳои ниҳоӣ бо дарназардошти андозаи миёнаи ғалла тавассути робитаи Hall-Petch (Андозаҳо = 5 м/м) нишон дода шудаанд.
Дидан мумкин аст, ки дар \(T>1500~\text {K}\) фишори ҳосилнокӣ аз \(40~\text {MPa}\) паст мешавад. Аз тарафи дигар, тахминҳо пешгӯӣ мекунанд, ки амплитудаи ултрасадои лазерӣ аз \(40~\text {MPa}\) зиёдтар аст (ниг. Расми 4b барои ҷараёнҳои пластикӣ, ки дар он маводи сахт гарм карда шудааст), кофӣ аст.
Ташаккули микроструктураи 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) аз пӯлоди зангногир аустенитикӣ ҳангоми SLM бо истифода аз як манбаи лазерии импульсионии мураккаби шиддатнокӣ ба таври таҷрибавӣ таҳқиқ карда шуд.
Пас аз 1, 3 ё 5 гузариш аз нав обшавии доимии лазерӣ кам шудани андозаи дона дар минтақаи обшавии лазерӣ пайдо шуд.
Моделсозии макроскопӣ нишон медиҳад, ки андозаи тахминии минтақае, ки деформатсияи ултрасадо метавонад ба фронти сахтшавӣ таъсири мусбӣ расонад, то \(1~\матн {мм}\) аст.
Модели микроскопии MD нишон медиҳад, ки қувваи ҳосили аз пӯлоди зангногир аустенитии AISI 316 ба таври назаррас ба \(40~\text {MPa}\) дар наздикии нуқтаи обшавӣ коҳиш ёфтааст.
Натиҷаҳои ба даст овардашуда усули назорати микроструктураи маводҳоро бо истифода аз коркарди мураккаби лазерии модуляциявӣ пешниҳод мекунанд ва метавонанд барои эҷоди модификацияҳои нави техникаи импулси SLM хизмат кунанд.
Liu, Y. et al. Эволюцияи микроструктураи ва хосиятҳои механикии композитҳои in situ TiB2 / AlSi10Mg тавассути обшавии лазерии интихобӣ [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Гао, S. et al.Recrystallization муҳандисии сарҳади ғаллаи лазерӣ обшавии интихобӣ аз пӯлоди зангногир 316L [J].Маҷаллаи Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Чен, X. & Qiu, C. In situ рушди микроструктураи сандвич бо ductility пурзўртар аз тарафи лазерӣ reheating лазерӣ гудохта хӯлаҳои титан.science.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Азарния, А. ва дигарон. Истехсоли иловагии кисмхои Ти-6Ал-4В бо рохи рехтани металлхои лазерй (ЛМД): процесс, микроструктура ва хосиятхои механикй.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Кумара, C. et al. Моделсозии микроструктураи хокаи металлии лазерӣ, ки ба таҳкурсии энергияи хӯлаи 718.Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019) равона карда шудааст.
Busey, M. et al. Parametric Neutron Bragg Edge Imaging Омӯзиши намунаҳои иловагии истеҳсолшуда, ки аз ҷониби зарбаи лазерӣ коркард шудаанд Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Тан, X. ва дигарон. Микроструктураи градиентӣ ва хосиятҳои механикии Ti-6Al-4V ба таври изофӣ бо обшавии чӯби электронӣ сохта шудаанд. Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).