Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta para sa CSS. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipapakita namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang isang bagong mekanismo batay sa selective laser melting upang kontrolin ang microstructure ng mga produkto sa proseso ng pagmamanupaktura ay iminungkahi. Ang mekanismo ay umaasa sa pagbuo ng high-intensity ultrasonic waves sa molten pool sa pamamagitan ng kumplikadong intensity-modulated laser irradiation. Ipinapakita ng mga eksperimentong pag-aaral at numerical simulation na ang mekanismo ng kontrol na ito ay technically feasible at maaaring epektibong maisama sa disenyo ng laser melting machine.
Ang additive manufacturing (AM) ng kumplikadong hugis na mga bahagi ay lumago nang malaki sa nakalipas na mga dekada.Gayunpaman, sa kabila ng iba't ibang mga additive na proseso ng pagmamanupaktura, kabilang ang selective laser melting (SLM)1,2,3, direct laser metal deposition4,5,6, electron beam melting7,8 at iba pa9,10, ang mga Parts ay maaaring may depekto. Pangunahing ito ay dahil sa solidong proseso ng thermal pool. mga gradient, mataas na rate ng paglamig, at ang pagiging kumplikado ng mga siklo ng pag-init sa pagtunaw at pag-remel ng materyal 11 , na humahantong sa paglaki ng epitaxial grain at makabuluhang porosity. Ipinakita ng 12,13 na kinakailangang kontrolin ang mga thermal gradient, mga rate ng paglamig, at komposisyon ng haluang metal, o maglapat ng mga karagdagang pisikal na pagkabigla ng mga panlabas na larangan ng iba't ibang katangian, tulad ng ultrasound, upang makamit ang mga pinong equiaxed na istruktura ng butil.
Maraming mga publikasyon ang nababahala sa epekto ng paggamot sa panginginig ng boses sa proseso ng solidification sa mga maginoo na proseso ng paghahagis14,15.Gayunpaman, ang paglalapat ng isang panlabas na patlang sa isang bulk melt ay hindi gumagawa ng nais na microstructure ng materyal.Kung ang dami ng likidong bahagi ay maliit, ang sitwasyon ay nagbabago nang malaki.Sa kasong ito, ang panlabas na larangan ay makabuluhang nakakaapekto sa proseso ng solidification.Matindi na tunog fields16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, arc stirring28 at oscillation29, electromagnetic effects sa panahon ng pulsed plasma arcs30,31 at iba pang pamamaraan32 ay isinasaalang-alang .Ilakip sa substrate gamit ang isang panlabas na high-intensity grain-kHz na pinagmumulan ng ultrasound na mataas ang intensity-20 kHz). na iniuugnay sa tumaas na constitutive subcooling zone dahil sa pinababang temperature gradient at ultrasound enhancement upang makabuo ng mga bagong crystallites sa pamamagitan ng cavitation.
Sa gawaing ito, sinisiyasat namin ang posibilidad na baguhin ang istraktura ng butil ng austenitic stainless steel sa pamamagitan ng pag-sonicate sa molten pool na may sound waves na nabuo ng mismong natutunaw na laser. ang gawaing ito ay isinagawa sa mga stainless steel plate na ang mga ibabaw ay nalantad sa intensity-modulated laser radiation. Kaya, technically, ang laser surface treatment ay tapos na. Gayunpaman, kung ang naturang laser treatment ay ginanap sa ibabaw ng bawat layer, sa panahon ng layer-by-layer build-up, ang mga epekto sa buong volume o sa mga piling bahagi ng volume ay makakamit.
Samantalang sa ultrasonic horn-based na ultrasonic therapy, ang ultrasonic energy ng standing sound wave ay ipinamahagi sa buong component, habang ang laser-induced ultrasonic intensity ay mataas ang concentrated malapit sa punto kung saan ang laser radiation ay nasisipsip. Ang paggamit ng sonotrode sa isang SLM powder bed fusion machine ay kumplikado dahil ang tuktok na ibabaw ng powder bed na nakalantad sa laser radiation ay dapat manatiling nakatigil sa ibabaw ng stress. ay malapit sa zero at ang bilis ng butil ay may pinakamataas na amplitude sa ibabaw ng buong tuktok na ibabaw ng bahagi. {mm}\).Samakatuwid, ang epekto ng ultrasound sa cavitation ay maaaring maliit.
Dapat tandaan na ang paggamit ng intensity-modulated laser radiation sa direktang laser metal deposition ay isang aktibong lugar ng pananaliksik35,36,37,38.
Ang mga thermal effect ng laser radiation incident sa medium ay ang batayan para sa halos lahat ng materyal processing laser techniques 39, 40, tulad ng cutting 41, welding, hardening, drilling 42, surface cleaning, surface alloying, surface polishing 43, etc.material processing technology at summarized preliminary results sa maraming review at monographs 44, 45, 46.
Dapat pansinin na ang anumang di-nakatigil na pagkilos sa medium, kabilang ang lasing action sa absorbing medium, ay nagreresulta sa paggulo ng mga acoustic wave sa loob nito na may higit o mas kaunting kahusayan.Sa una, ang pangunahing pokus ay sa laser excitation ng mga alon sa mga likido at ang iba't ibang mga thermal excitation na mekanismo ng tunog (thermal expansion, evaporation, volume change sa panahon ng phase transition), 47, at iba pa.48, contraction, etc. monographs50, 51, 52 ay nagbibigay ng teoretikal na pagsusuri ng prosesong ito at ang mga posibleng praktikal na aplikasyon nito.
Ang mga isyung ito ay kasunod na tinalakay sa iba't ibang mga kumperensya, at ang laser excitation ng ultrasound ay may mga aplikasyon sa parehong pang-industriya na aplikasyon ng teknolohiya ng laser53 at gamot54.Samakatuwid, maaari itong isaalang-alang na ang pangunahing konsepto ng proseso kung saan ang pulsed laser light ay kumikilos sa isang absorbing medium.Ginagamit ang Laser ultrasonic inspection para sa pagtuklas ng depekto ng mga sample na ginawa ng SLM,56.55.
Ang epekto ng laser-generated shock waves sa mga materyales ay ang batayan ng laser shock peening57,58,59, na ginagamit din para sa surface treatment ng additively manufactured parts60.Gayunpaman, ang laser shock strengthening ay pinaka-epektibo sa nanosecond laser pulses at mechanically loaded surfaces (hal., na may isang layer ng likido)59 dahil ang mechanical loading ay nagpapataas ng peak pressure.
Ang mga eksperimento ay isinagawa upang siyasatin ang mga posibleng epekto ng iba't ibang pisikal na larangan sa microstructure ng solidified na materyales. Ang functional diagram ng eksperimental na setup ay ipinapakita sa Figure 1. Ang isang pulsed Nd:YAG solid-state laser na tumatakbo sa free-running mode (pulse duration \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}Each na pulso) ay ginamitan ng isang neutral na densidad sa pamamagitan ng laser series. splitter plate system.Depende sa kumbinasyon ng mga neutral density filter, ang enerhiya ng pulso sa target ay nag-iiba mula sa \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) hanggang sa \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). Ang \(1~\text {ms}\)) ay ginagamit upang matukoy ang insidente sa at na-reflect mula sa target, at dalawang power meter (photodiodes na may maikling oras ng pagtugon\(<10~\text {ns}\)) upang matukoy ang insidente at naka-reflect na optical power. Ang mga calorimeter at power meter ay na-calibrate upang magbigay ng mga halaga sa mga absolute unit gamit ang thermopile detector na Gentec-EOS-XLP12 na naka-mount sa mirror na Gentec-EO at XLP12. sample na lokasyon.Ituon ang beam sa target gamit ang isang lens (Antireflection coating sa \(1.06 \upmu \text {m}\), focal length \(160~\text {mm}\)) at isang beam waist sa target surface 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Functional schematic diagram ng experimental setup: 1—laser; 2—laser beam; 3—neutral density filter; 4—naka-synchronize na photodiode; 5—beam splitter; 6—dayapragm; 7—calorimeter ng sinag ng insidente; 8 - calorimeter ng reflected beam; 9 – incident beam power meter; 10 – reflected beam power meter; 11 - tumututok lens; 12 – salamin; 13 – sample; 14 – broadband piezoelectric transducer; 15 – 2D converter; 16 - pagpoposisyon ng microcontroller; 17 - yunit ng pag-synchronize; 18 – multi-channel digital acquisition system na may iba't ibang sampling rate; 19 – personal na computer.
Ang ultrasonic na paggamot ay isinasagawa bilang mga sumusunod. Ang laser ay nagpapatakbo sa free-running mode; samakatuwid ang tagal ng laser pulse ay \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), na binubuo ng maramihang mga tagal ng humigit-kumulang \(1.5~\upmu \text {s } \) bawat isa. Ang temporal na hugis ng laser pulse at ang spectrum nito ay binubuo ng isang low-frequency na sobre at isang high-frequency na modulasyon ng~\7}, na may isang {(katamtamang dalas ng teksto na ipinapakita tungkol sa\ 7 MHz), na may isang {(katamtamang dalas ng teksto sa \\ MHz) Figure 2.- Ang frequency envelope ay nagbibigay ng heating at kasunod na pagtunaw at evaporation ng materyal, habang ang high frequency component ay nagbibigay ng ultrasonic vibrations dahil sa photoacoustic effect. Ang waveform ng ultrasonic pulse na nabuo ng laser ay pangunahing tinutukoy ng time shape ng laser pulse intensity. Ito ay mula sa \(7~\text {kHz}\) hanggang sa \ (2~\text {MHz}\), at ang center frequency ay \(~ 0.7~\text {MHz}\). Ang mga acoustic pulse dahil sa photoacoustic effect ay naitala gamit ang broadband piezoelectric transducers na gawa sa polyvinylidene fluoride films. Ang naitala na waveform sa Figure ay hindi dapat ang hugis ng laser na ipinapakita sa Figure. Ang mga pulse ay tipikal ng isang free-running mode laser.
Temporal na pamamahagi ng laser pulse intensity (a) at sound velocity (b) sa likurang ibabaw ng sample, ang spectra (asul na curve) ng isang laser pulse (c) at isang ultrasound pulse (d) na may average na higit sa 300 laser pulses (red curve) .
Malinaw nating nakikilala ang mga bahagi ng low-frequency at high-frequency ng acoustic treatment na naaayon sa low-frequency na sobre ng laser pulse at ang high-frequency modulation, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga wavelength ng acoustic waves na nabuo ng laser pulse envelope ay lumampas sa \(40~\text {cm}\); samakatuwid, ang pangunahing epekto ng broadband high-frequency na bahagi ng acoustic signal sa microstructure ay inaasahan.
Ang mga pisikal na proseso sa SLM ay masalimuot at nangyayari nang sabay-sabay sa iba't ibang spatial at temporal na sukat. Samakatuwid, ang mga multi-scale na pamamaraan ay pinakaangkop para sa teoretikal na pagsusuri ng SLM. Ang mga modelo ng matematika ay dapat sa simula ay multi-pisikal. Ang mga mekanika at thermophysics ng isang multiphase medium na "solid-liquid melt" ay nakikipag-ugnayan sa isang inert gas na kapaligiran ay maaaring sumunod sa mabisang mga katangian ng thermal load sa SLM.
Mga rate ng pag-init at paglamig hanggang \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ dahil sa localized laser irradiation na may mga power density hanggang \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Ang melting-solidification cycle ay tumatagal sa pagitan ng 1 at \(10~\text {ms}\), na nag-aambag sa mabilis na solidification ng melting zone sa panahon ng paglamig.
Ang mabilis na pag-init ng sample surface ay nagreresulta sa pagbuo ng mataas na thermoelastic stresses sa surface layer. Sapat na (hanggang 20%) na bahagi ng powder layer ay malakas na sumingaw63, na nagreresulta sa karagdagang pressure load sa surface bilang tugon sa laser ablation. Dahil dito, ang sapilitan na strain ay makabuluhang nakakasira sa bahaging geometry, lalo na malapit sa mga suporta ng laser geneating at manipis na mga elemento ng pagbubuo ng laser. ultrasonic strain waves na nagpapalaganap mula sa ibabaw hanggang sa substrate. Upang makakuha ng tumpak na dami ng data sa lokal na pamamahagi ng stress at strain, isang mesoscopic simulation ng problema sa elastic deformation na pinagsama sa init at mass transfer ay isinasagawa.
Kasama sa mga namamahala na equation ng modelo ang (1) hindi matatag na heat transfer equation kung saan nakadepende ang thermal conductivity sa phase state (powder, melt, polycrystalline) at temperatura, (2) fluctuation sa elastic deformation pagkatapos ng continuum ablation at thermoelastic expansion equation. Ang boundary value na problema ay tinutukoy ng mga eksperimentong kondisyon. Ang modulated na init na sample flux ay ang Continuum. flux.Ang mass flux ay tinutukoy batay sa pagkalkula ng saturated vapor pressure ng evaporating material.Ginagamit ang elastoplastic stress-strain relationship kung saan ang thermoelastic stress ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura.Para sa nominal power \(300~\text {W}\), frequency \(10^5~\text {Hz}\), intermittent coefficient {Hz}\), intermittent coefficient {Hz}\), intermittent coefficient {Hz}\) ang epektibong diameter ng sinag.
Ipinapakita ng Figure 3 ang mga resulta ng numerical simulation ng molten zone gamit ang isang macroscopic mathematical model. Ang diameter ng fusion zone ay \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) radius) at \(40~\upmu \text {m}\) ay nagpapakita ng lalim ng temperatura sa ibabaw na may lokal na resulta ng simulation. \(100~\text {K}\) dahil sa mataas na intermittent factor ng pulse modulation.Ang heating \(V_h\) at cooling \(V_c\) rate ay nasa pagkakasunud-sunod ng \(10^7\) at \(10^6~\text {K}/\text {s}\), ayon sa pagkakabanggit.Ang mga value na ito ay nasa magandang pagkakasundo sa aming nakaraang pagsusuri sa \(10^7\) at \(10^6~\text {K}/\text {s}\). at ang \(V_c\) ay nagreresulta sa mabilis na overheating ng layer sa ibabaw, kung saan ang thermal conduction sa substrate ay hindi sapat upang alisin ang init. Samakatuwid, sa \(t=26~\upmu \text {s}\) ang temperatura sa ibabaw ay tumataas nang kasing taas ng \(4800~\text {K}\).
Ang mga resulta ng numerical simulation ng melting zone ng single laser pulse annealing sa 316L sample plate. Ang oras mula sa simula ng pulso hanggang sa lalim ng molten pool na umabot sa maximum na halaga ay \(180~\upmu\text {s}\).Ang isotherm\(T = T_L = 1723~\text {K}\) ay kumakatawan sa liquidbar at solidong phase. sa yield stress na kinakalkula bilang isang function ng temperatura sa susunod na seksyon.Samakatuwid, sa domain sa pagitan ng dalawang isoline (isotherms\(T=T_L\) at isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)), ang solid phase ay sumasailalim sa malakas na mechanical load , na maaaring humantong sa mga pagbabago sa microstructure.
Ang epektong ito ay higit na ipinaliwanag sa Figure 4a, kung saan ang antas ng presyon sa molten zone ay naka-plot bilang isang function ng oras at distansya mula sa ibabaw. Una, ang pressure behavior ay nauugnay sa modulasyon ng laser pulse intensity na inilarawan sa Figure 2 sa itaas. Ang isang maximum pressure \text{s}\) na humigit-kumulang \(10~\text {MPa}\) ay naobserbahan sa humigit-kumulang \~\t ng flu). Ang lokal na presyon sa control point ay may parehong mga katangian ng oscillation tulad ng dalas ng \(500~\text {kHz}\). Nangangahulugan ito na ang mga ultrasonic pressure wave ay nabuo sa ibabaw at pagkatapos ay dumadami sa substrate.
Ang mga kinakalkula na katangian ng deformation zone na malapit sa melting zone ay ipinapakita sa Fig. 4b. Ang laser ablation at thermoelastic stress ay bumubuo ng elastic deformation waves na kumakalat sa substrate. Gaya ng makikita mula sa figure, mayroong dalawang yugto ng stress generation. Sa unang yugto ng \(t < 40~\upmu \text {s}~\a ay tumaas sa a) \text {s}~\), ang \text {s}~\a ay tumaas ang Mi. modulasyon na katulad ng pressure sa ibabaw. Nangyayari ang stress na ito dahil sa laser ablation, at walang thermoelastic stress na naobserbahan sa mga control point dahil masyadong maliit ang paunang heat-affected zone. Kapag ang init ay nawala sa substrate, ang control point ay bumubuo ng mataas na thermoelastic stress sa itaas ng \(40~\text {MPa}\).
Ang nakuhang modulated stress level ay may malaking epekto sa solid-liquid interface at maaaring ang control mechanism na namamahala sa solidification path. diameter sa pagitan ng 300 at \(800~\upmu \text {m}\) depende sa agarang oras.
Samakatuwid, ang kumplikadong modulasyon ng pulsed laser annealing ay humahantong sa ultrasonic effect.Ang microstructure selection pathway ay iba kung ihahambing sa SLM na walang ultrasonic loading.Deformed unstable regions lead to periodic cycles of compression and stretching in the solid phase.Kaya, ang pagbuo ng mga bagong grain boundaries at subgrain boundaries ay magiging posible sa ibaba.Therefural properties. ang nakuhang mga konklusyon ay nagbibigay ng posibilidad na magdisenyo ng pulse modulation-induced ultrasound-driven SLM prototype. Sa kasong ito, ang piezoelectric inductor 26 na ginamit sa ibang lugar ay maaaring hindi kasama.
(a) Presyon bilang function ng oras, na kinakalkula sa iba't ibang distansya mula sa surface 0, 20 at \(40~\upmu \text {m}\) kasama ang axis ng symmetry.(b) Time-dependent Von Mises stress na kinakalkula sa isang solid na matrix sa mga distansyang 70, 120 at \(170~\upmu \text {m}\) mula sa sample na ibabaw.
Ang mga eksperimento ay isinagawa sa AISI 321H stainless steel plates na may mga sukat na \(20\times 20\times 5~\text {mm}\).Pagkatapos ng bawat laser pulse, ang plate ay gumagalaw \(50~\upmu \text {m}\), at ang laser beam na baywang sa target na ibabaw ay halos \(100~\upmu \text {m}seques ay hindi gumanap sa kahabaan ng limang minuto). induce remelting of the processed material for grain refinement.Sa lahat ng kaso, ang remelted zone ay sonicated, depende sa oscillatory component ng laser radiation.Nagreresulta ito sa higit sa 5-fold na pagbawas sa average na lugar ng butil. Ipinapakita ng Figure 5 kung paano nagbabago ang microstructure ng laser-melted region sa bilang ng mga kasunod na remelting cycle (passes).
Mga subplot (a,d,g,j) at (b,e,h,k) – microstructure ng laser melted regions, subplots (c,f,i,l) – area distribution ng colored grains. Kinakatawan ng shading ang mga particle na ginamit sa pag-compute ng histogram. Ang mga kulay ay tumutugma sa mga rehiyon ng butil (tingnan ang color bar sa itaas ng histogram. Ang mga subplot (ac) ay tumutugma sa hindi ginagamot na stainless steel, at ang mga subplot (df), (gi), (jl) ay tumutugma sa 1, 3 at 5 na remelt.
Dahil ang enerhiya ng pulso ng laser ay hindi nagbabago sa pagitan ng mga kasunod na pass, ang lalim ng molten zone ay pareho. Kaya, ang kasunod na channel ay ganap na "sinasaklaw" ang nauna. Gayunpaman, ipinapakita ng histogram na ang mean at median na lugar ng butil ay bumababa sa pagtaas ng bilang ng mga pass. Ito ay maaaring magpahiwatig na ang laser ay kumikilos sa substrate kaysa sa matunaw.
Ang pagpino ng butil ay maaaring sanhi ng mabilis na paglamig ng molten pool65.Isa pang hanay ng mga eksperimento ang isinagawa kung saan ang mga ibabaw ng stainless steel plates (321H at 316L) ay nalantad sa tuloy-tuloy na wave laser radiation sa atmospera (Fig. 6) at vacuum (Fig. 7). Nd:YAG laser sa free-running mode.Gayunpaman, isang tipikal na columnar structure ang naobserbahan.
Microstructure ng laser-melted na rehiyon ng isang tuloy-tuloy na wave laser (300 W pare-pareho ang kapangyarihan, 200 mm/s bilis ng pag-scan, AISI 321H hindi kinakalawang na asero).
(a) Microstructure at (b) electron backscatter diffraction image ng laser melting zone ng vacuum continuous wave laser (constant power 100 W, scanning speed 200 mm/s, AISI 316L stainless steel) \ (\sim 2~\text {mbar }\).
Samakatuwid, malinaw na ipinakita na ang kumplikadong modulasyon ng intensity ng pulso ng laser ay may makabuluhang epekto sa nagresultang microstructure. Naniniwala kami na ang epektong ito ay mekanikal sa kalikasan at nangyayari dahil sa pagbuo ng mga ultrasonic vibrations na nagpapalaganap mula sa irradiated surface ng melt nang malalim sa sample. Ang mga katulad na resulta ay nakuha sa 13, 26, 34, 66, 67sonelectric na pagbibigay ng panlabas na piezoelectric. ultrasound sa iba't ibang materyales kabilang ang Ti-6Al-4V alloy 26 at hindi kinakalawang na asero 34 ang resulta ng.Ang posibleng mekanismo ay ispekulasyon tulad ng sumusunod.Ang matinding ultrasound ay maaaring magdulot ng acoustic cavitation, tulad ng ipinakita sa ultrafast in situ synchrotron X-ray imaging. {MPa}\)69.Maaaring sapat ang lakas ng mga naturang shock wave para isulong ang pagbuo ng critical-sized na solid-phase nuclei sa mga bulk liquid, na nakakagambala sa tipikal na columnar grain na istraktura ng layer-by-layer additive manufacturing.
Dito, nagmumungkahi kami ng isa pang mekanismo na responsable para sa pagbabago ng istruktura sa pamamagitan ng matinding sonication. Ang materyal pagkatapos lamang ng solidification ay nasa mataas na temperatura na malapit sa melting point at may napakababang yield stress. Ang matinding ultrasonic waves ay maaaring magsanhi ng plastic flow upang baguhin ang butil na istraktura ng mainit na materyal na kaka-solid pa lang. Gayunpaman, maaasahang pang-eksperimentong data sa temperatura ng dependence ng yield ng \15) (tingnan ang Figure 8). Samakatuwid, upang subukan ang hypothesis, nagsagawa kami ng mga molecular dynamics (MD) simulation ng isang Fe-Cr-Ni na komposisyon na katulad ng AISI 316 L steel upang masuri ang yield stress behavior malapit sa melting point. Upang kalkulahin ang yield stress, ginamit namin ang MD shear stress relaxation technique na detalyado sa 1, 70. kalkulasyon, ginamit namin ang Embedded Atomic Model (EAM) mula sa 74.MD simulation ay isinagawa gamit ang LAMMPS codes 75,76. Ang mga detalye ng MD simulation ay ilalathala sa ibang lugar.
Magbigay ng stress para sa AISI grade 316 austenitic stainless steel at komposisyon ng modelo kumpara sa temperatura para sa mga simulation ng MD. Mga pang-eksperimentong sukat mula sa mga sanggunian: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. sumangguni sa.(f)82 ay isang empirical na modelo ng pagsukat ng yield ng stress sa panahon ng yield na stress-te-temporaryong pagdepende sa laser additive manufacturing.Ang malakihang MD simulation na mga resulta sa pag-aaral na ito ay tinutukoy bilang \(\vartriangleleft\) para sa walang depekto na walang katapusan na solong kristal at \(\vartriangleright\) para sa mga may hangganang butil na isinasaalang-alang ang average na laki ng butil sa pamamagitan ng Hall-Petch relation Dimensions\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Makikita na sa \(T>1500~\text {K}\) ang yield stress ay bumababa sa ibaba \(40~\text {MPa}\).Sa kabilang banda, hinuhulaan ng mga pagtatantya na ang laser-generated ultrasonic amplitude ay lumampas sa \(40~\text {MPa}\) (tingnan ang Fig. 4b), na hindi sapat upang mag-udyok ng mainit na materyal na solidong daloy ng plastic lamang.
Ang pagbuo ng microstructure ng 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenitic na hindi kinakalawang na asero sa panahon ng SLM ay eksperimento na sinisiyasat gamit ang isang kumplikadong intensity-modulated pulsed laser source.
Ang pagbabawas ng laki ng butil sa laser melting zone ay natagpuan dahil sa tuluy-tuloy na laser remelting pagkatapos ng 1, 3 o 5 pass.
Ang macroscopic modeling ay nagpapakita na ang tinantyang laki ng rehiyon kung saan ang ultrasonic deformation ay maaaring positibong makaapekto sa solidification front ay hanggang \(1~\text {mm}\).
Ipinapakita ng microscopic MD model na ang yield strength ng AISI 316 austenitic stainless steel ay makabuluhang nabawasan sa \(40~\text {MPa}\) malapit sa melting point.
Ang nakuha na mga resulta ay nagmumungkahi ng isang paraan para sa pagkontrol sa microstructure ng mga materyales gamit ang kumplikadong modulated laser processing at maaaring magsilbing batayan para sa paglikha ng mga bagong pagbabago ng pulsed SLM technique.
Liu, Y. et al.Microstructural evolution at mechanical properties ng in situ TiB2/AlSi10Mg composites sa pamamagitan ng laser selective melting [J].J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al.Recrystallization grain boundary engineering ng laser selective melting ng 316L stainless steel [J]. Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. In situ development ng sandwich microstructures na may pinahusay na ductility sa pamamagitan ng laser reheating ng laser-melted titanium alloys.science.Rep. 10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al.Additive manufacturing ng Ti-6Al-4V parts sa pamamagitan ng laser metal deposition (LMD): proseso, microstructure at mechanical properties.J. Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Microstructural modeling ng laser metal powder directed energy deposition ng 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 ng Additively Manufactured Sample na Ginagamot ng Laser Shock Peening.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al.Gradient microstructure at mechanical properties ng Ti-6Al-4V additively fabricated by electron beam melting.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).