דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com. דער בלעטערער ווערסיע איר נוצן האט לימיטעד שטיצן פֿאַר CSS. פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער קער אַוועק קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer). אין דער דערווייל, צו ענשור פארבליבן שטיצן, מיר וועלן אַרויסווייַזן די פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
א נייַע מעקאַניזאַם באזירט אויף סעלעקטיוו לאַזער מעלטינג צו קאָנטראָלירן די מיקראָסטרוקטורע פון ​​פּראָדוקטן אין די מאַנופאַקטורינג פּראָצעס איז פארגעלייגט. דער מעקאַניזאַם רילייז אויף די דור פון הויך-ינטענסיטי אַלטראַסאַניק כוואליעס אין די מאָולטאַן בעקן דורך קאָמפּלעקס ינטענסיטי-מאַדזשאַלייטיד לאַזער ירראַדיאַטיאָן.
אַדדיטיווע מאַנופאַקטורינג (AM) פון קאָמפּלעקס-שייפּט פּאַרץ איז באטייטיק געוואקסן אין די לעצטע דעקאַדעס. אָבער, טראָץ די פאַרשיידנקייַט פון אַדאַטיוו מאַנופאַקטורינג פּראַסעסאַז, אַרייַנגערעכנט סעלעקטיוו לאַזער מעלטינג (SLM) 1,2,3, דירעקט לאַזער מעטאַל דעפּאַזישאַן 4,5,6, עלעקטראָן שטראַל מעלטינג 7,8 און אנדערע 9,10, די פּאַרץ קען זיין דער הויפּט דעפעקטיווע פון ​​​​די האַרט מאַנופאַקטורינג פּראָצעס. רמאַל גראַדיענץ, הויך קאָאָלינג ראַטעס, און די קאַמפּלעקסיטי פון באַהיצונג סייקאַלז אין מעלטינג און רימעלטינג די מאַטעריאַל 11, וואָס פירן צו עפּיטאַקסיאַל קערל וווּקס און באַטייַטיק פּאָראָסיטי.12,13 געוויזן אַז עס איז נייטיק צו קאָנטראָלירן טערמאַל גראַדיאַנץ, קאָאָלינג ראַטעס און צומיש זאַץ, אָדער צולייגן נאָך גשמיות שאַקס דורך פונדרויסנדיק פעלדער פון פאַרשידן פּראָפּערטיעס, אַזאַ ווי אַלטראַסאַונד, צו דערגרייכן פייַן עקוויאַקסעד קערל סטראַקטשערז.
פילע אויסגאבעס זענען זארגן מיט די ווירקונג פון ווייבריישאַן באַהאַנדלונג אויף די סאַלידאַפאַקיישאַן פּראָצעס אין קאַנווענשאַנאַל קאַסטינג פּראַסעסאַז14,15. אָבער, אַפּלייינג אַ פונדרויסנדיק פעלד צו אַ פאַרנעם צעשמעלצן טוט נישט פּראָדוצירן די געבעטן מאַטעריאַל מיקראָסטרוקטורע.אויב די באַנד פון די פליסיק פאַסע איז קליין, די סיטואַציע ענדערונגען דראַמאַטיקלי. אין דעם פאַל, די פונדרויסנדיק פעלד אַפעקץ די סאַלידאַפאַקיישאַן פּראָצעס באטייטיק. ,24,25,26,27, קרייַזבויגן סטערינג28 און אַסאַליישאַן29, ילעקטראָומאַגנעטיק יפעקץ בעשאַס פּולסעד פּלאַזמע אַרקס30,31 און אנדערע מעטהאָדס32 האָבן שוין באטראכט. צוטשעפּען צו די סאַבסטרייט ניצן אַ פונדרויסנדיק הויך-ינטענסיטי אַלטראַסאַונד מקור (ביי 20 כז). יענט און אַלטראַסאַונד ענכאַנסמאַנט צו דזשענערייט נייַ קריסטאַלליטעס דורך קאַוויטאַטיאָן.
אין דעם אַרבעט, מיר ינוועסטאַגייטאַד די מעגלעכקייט פון ענדערן די קערל סטרוקטור פון אַוסטעניטיק ומבאַפלעקט שטאָל דורך סאָניקאַטינג די מאָולטאַן בעקן מיט געזונט כוואליעס דזשענערייטאַד דורך די מעלטינג לאַזער זיך. אָן שטאָל פּלאַטעס וועמענס סערפאַסיז זענען יקספּאָוזד צו ינטענסיטי-מאַדזשאַלייטיד לאַזער ראַדיאַציע. אַזוי, טעקניקלי, לאַזער ייבערפלאַך באַהאַנדלונג איז געטאן. אָבער, אויב אַזאַ אַ לאַזער באַהאַנדלונג איז דורכגעקאָכט אויף די ייבערפלאַך פון יעדער שיכטע, בעשאַס שיכטע-ביי-שיכטע בויען-אַרויף, יפעקץ אויף די גאנצע באַנד אָדער אויף אויסגעקליבן טיילן פון דעם באַנד זענען אַטשיווד.
אין אַלטראַסאַניק האָרן-באזירט אַלטראַסאַניק טעראַפּיע, די אַלטראַסאַניק ענערגיע פון ​​​​די שטייענדיק געזונט כוואַליע איז פונאנדערגעטיילט איבער די קאָמפּאָנענט, בשעת די לאַזער-ינדוסט אַלטראַסאַניק ינטענסיטי איז העכסט קאַנסאַנטרייטאַד לעבן די פונט ווו די לאַזער ראַדיאַציע איז אַבזאָרבד. די אַקוסטיש דרוק איז נאָענט צו נול און די פּאַרטאַקאַל גיכקייַט האט אַ מאַקסימום אַמפּליטוד איבער די גאנצע שפּיץ ייבערפלאַך פון דעם טייל. טה איז יוזשאַוואַלי ווייניקער ווי \(\סים 0.3~\טעקסט {מם}\).דעריבער, די ווירקונג פון אַלטראַסאַונד אויף קאַוויטאַטיאָן קען זיין קליין.
עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די נוצן פון ינטענסיטי-מאַדזשאַלייטיד לאַזער ראַדיאַציע אין דירעקט לאַזער מעטאַל דעפּאַזישאַן איז אַן אַקטיוו געגנט פון פאָרשונג 35,36,37,38.
די טערמאַל ווירקונג פון לאַזער ראַדיאַציע אינצידענט אויף די מיטל זענען די יקער פֿאַר כּמעט אַלע מאַטעריאַל פּראַסעסינג לאַזער טעקניקס 39, 40, אַזאַ ווי קאַטינג 41, וועלדינג, כאַרדאַנינג, דרילינג 42, ייבערפלאַך רייניקונג, ייבערפלאַך אַללויינג, ייבערפלאַך פּאַלישינג 43, אאז"ו ו.
עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז קיין ניט-סטיישאַנאַל קאַמף אויף די מיטל, אַרייַנגערעכנט לאַזינג קאַמף אויף די אַבזאָרבינג מיטל, ריזאַלטיד אין די יקסייטיישאַן פון אַקוסטיש כוואליעס אין עס מיט מער אָדער ווייניקער עפעקטיווקייַט. טכילעס, די הויפּט פאָקוס איז געווען אויף די לאַזער עקסייטיישאַן פון כוואליעס אין ליקווידס און די פאַרשידן טערמאַל עקסייטיישאַן מעקאַניזאַמז פון געזונט (טערמאַל יקספּאַנשאַן, יוואַפּעריישאַן, באַנד טוישן בעשאַס פאַסע, אאז"ו ו 4, 4, 4). s50, 51, 52 צושטעלן טעאָרעטיש אַנאַליזעס פון דעם פּראָצעס און די מעגלעך פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז.
די ישוז זענען דערנאָך דיסקאַסט ביי פאַרשידן קאַנפראַנסאַז, און לאַזער עקסייטיישאַן פון אַלטראַסאַונד האט אַפּלאַקיישאַנז אין ביידע ינדאַסטריאַל אַפּלאַקיישאַנז פון לאַזער טעכנאָלאָגיע53 און מעדיצין54. דעריבער, עס קענען זיין געהאלטן אַז דער גרונט באַגריף פון דעם פּראָצעס דורך וואָס פּולסעד לאַזער ליכט אקטן אויף אַ אַבזאָרבינג מיטל איז געגרינדעט.
די ווירקונג פון לאַזער-דזשענערייטאַד קלאַפּ כוואליעס אויף מאַטעריאַלס איז די יקער פון לאַזער קלאַפּ פּיינינג 57, 58, 59, וואָס איז אויך געניצט פֿאַר די ייבערפלאַך באַהאַנדלונג פון אַדאַטיוולי מאַניאַפאַקטשערד פּאַרץ 60. אָבער, לאַזער שוידער פֿאַרשטאַרקונג איז מערסט עפעקטיוו אויף נאַנאָסעקאָנד לאַזער פּאַלסיז און מאַקאַניקלי לאָודיד סערפאַסיז (למשל, מיט אַ שיכטע פון ​​פליסיק) 59 ווייַל מאַקאַניקאַל דרוק ינקריסיז.
די פאַנגקשאַנאַל דיאַגראַמע פון ​​די יקספּערמענאַל סעטאַפּ איז געוויזן אין פיגורע 1. א פּולסעד Nd:YAG האַרט-שטאַט לאַזער אַפּערייטינג אין פריי-לויפן מאָדע (פּוס געדויער \(\tau _L \sim 150~\upmu 150~\upmu ach) פילטער איז דורכגעגאנגען דורך אַ לייזער פילטער {s}. אַ שטראַל ספּליטטער טעלער סיסטעם. דעפּענדינג אויף די קאָמבינאַציע פון ​​נייטראַל געדיכטקייַט פילטערס, די דויפעק ענערגיע אויף די ציל וועריז פון \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) צו \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). צייט יקסיד \(1~\text {ms}\)) זענען געניצט צו באַשטימען דעם אינצידענט צו און רעפלעקטעד פון די ציל, און צוויי מאַכט מעטער (פאָטאָדיאָדעס מיט קורץ ענטפער צייט\(<10~\text {ns}\)) צו באַשטימען אינצידענט און שפיגלט אָפּטיש מאַכט. קאַלאָרימעטערס און מאַכט מעטער זענען קאַלאַברייטיד צו געבן וואַלועס אין אַבסאָלוט וניץ ניצן אַ טערמאָפּייל דעטעקטאָר קס-קסנומקס דילעקטער-קסנומקס דילעקטער-קסנומקס דילעקטיק-קסנומקס פאָוקיסט די שטראַל אַנטו די ציל ניצן אַ אָביעקטיוו (אַנטירעפלעקטיאָן קאָוטינג ביי \(1.06 \upmu \text {m}\), פאָקאַל לענג \(160~\text {מם}\)) און אַ שטראַל טאַליע בייַ די ציל ייבערפלאַך 60- \(100~\upmu\text {m}\).
פאַנגקשאַנאַל סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​די יקספּערמענאַל סעטאַפּ: 1-לייזער;2 — לאַזער שטראַל;3-נייטראַל געדיכטקייַט פילטער;4-סינגקראַנייזד פאָטאָדיאָדע;5 — שטראַל ספּליטטער;6 — דיאפראם;7—קאַלאָרימעטער פון אינצידענט שטראַל;8 - קאַלאָרימעטער פון שפיגלט שטראַל;9 - אינצידענט שטראַל מאַכט מעטער;10 - שפיגלט שטראַל מאַכט מעטער;11 - פאָוקיסינג אָביעקטיוו;12 - שפּיגל;13 - מוסטער;14 - בראָדבאַנד פּיעזאָעלעקטריק טראַנסדוסער;15 - 2 ד קאַנווערטער;16 - פּאַזישאַנינג מיקראָקאָנטראָללער;17 - סינגקראַנאַזיישאַן אַפּאַראַט;18 - מאַלטי-קאַנאַל דיגיטאַל אַקוואַזישאַן סיסטעם מיט פאַרשידן מוסטערונג רייץ;19 - פּערזענלעך קאָמפּיוטער.
אַלטראַסאַניק באַהאַנדלונג איז געפירט אויס ווי גייט.די לאַזער אַפּערייץ אין פֿרייַ-פליסנדיק מאָדע;דעריבער איז דער געדויער פון דער לאַזער פּולס \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), וואָס באשטייט פון קייפל געדויער פון בעערעך \(1.5~\upmu \text {s} \) יעדער. }\), ווי געוויזן אין פיגורע 2.- די אָפטקייַט קאָנווערט גיט די באַהיצונג און סאַבסאַקוואַנט מעלטינג און יוואַפּעריישאַן פון דעם מאַטעריאַל, בשעת די הויך אָפטקייַט קאָמפּאָנענט גיט די אַלטראַסאַניק ווייבריישאַנז רעכט צו דער פאָטאָאַקאָוסטיק ווירקונג.עס איז פֿון \(7~\text {khz}\) צו \ (2~\text {MHz}\), און דער צענטער אָפטקייַט איז \(~ 0.7~\text {MHz}\). אַקוסטיש פּאַלסיז רעכט צו דער פאָטאָאַקוסטיק ווירקונג זענען רעקאָרדעד ניצן בראָדבאַנד פּיעזאָעלעקטריק טראַנסדוסער געמאכט פון פּאָליווינילידענין פלואָרידע פאָרעם, און עס זאָל זיין רעקאָרדעד אין זייַן 2 ספּעקטרום פלאָרייד פאָרעם. די לאַזער פּאַלסיז איז טיפּיש פֿאַר אַ פריי-פליסנדיק מאָדע לאַזער.
צייטווייליגע פאַרשפּרייטונג פון לאַזער דויפעק ינטענסיטי (אַ) און געזונט גיכקייַט (ב) אויף די דערציען ייבערפלאַך פון דער מוסטער, די ספּעקטראַ (בלוי ויסבייג) פון אַ איין לאַזער דויפעק (C) און אַן אַלטראַסאַונד דויפעק (ד) אַוורידזשד איבער 300 לאַזער פּאַלסיז (רויט ויסבייג).
מיר קענען קלאר ויסטיילן די נידעריק-אָפטקייַט און הויך-אָפטקייַט קאַמפּאָונאַנץ פון די אַקוסטיש באַהאַנדלונג קאָראַספּאַנדינג צו די נידעריק-אָפטקייַט קאָנווערט פון די לאַזער דויפעק און די הויך-אָפטקייַט מאַדזשאַליישאַן, ריספּעקטיוולי.דעריבער, די הויפּט ווירקונג פון די בראָדבאַנד הויך-אָפטקייַט קאַמפּאָונאַנץ פון די אַקוסטיש סיגנאַל אויף די מיקראָסטרוקטור איז דערוואַרט.
די פיזיש פּראַסעסאַז אין סלם זענען קאָמפּלעקס און פאַלן סיימאַלטייניאַסלי אויף פאַרשידענע ספּיישאַל און צייט וואָג. דעריבער, מאַלטי-וואָג מעטהאָדס זענען מערסט פּאַסיק פֿאַר טעאָרעטיש אַנאַליסיס פון סלם. מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעלס זאָל טכילעס זיין מאַלטי-פיזיקאַל. ס.
באַהיצונג און קאָאָלינג רייץ אַרויף צו \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ רעכט צו לאָוקאַלייזד לאַזער יריידייישאַן מיט מאַכט געדיכטקייַט אַרויף צו \(10^{13}~\text {W} סענטימעטער}^2\).
די מעלטינג-סאָלידיפיקאַטיאָן ציקל לאַסץ צווישן 1 און \(10~\text {ms}\), וואָס קאַנטריביוץ צו דער גיך סאַלידאַפאַקיישאַן פון די מעלטינג זאָנע בעשאַס קאָאָלינג.
גיך באַהיצונג פון די מוסטער ייבערפלאַך רעזולטאטן אין די פאָרמירונג פון הויך טערמאָולאַסטיק סטרעסאַז אין די ייבערפלאַך שיכטע. גענוג (אַרויף צו 20%) חלק פון די פּודער שיכטע איז שטארק יוואַפּערייטיד63, וואָס ריזאַלטיד אין אַן נאָך דרוק מאַסע אויף די ייבערפלאַך אין ענטפער צו לאַזער אַבלאַטיאָן. אַנילינג רעזולטאטן אין דער דור פון אַלטראַסאַניק שפּאַנונג כוואליעס אַז פאַרמערן פון די ייבערפלאַך צו די סאַבסטרייט. אין סדר צו קריגן פּינטלעך קוואַנטיטאַטיווע דאַטן אויף די היגע דרוק און שפּאַנונג פאַרשפּרייטונג, אַ מעסאָסקאָפּיק סימיאַליישאַן פון די גומע דיפאָרמיישאַן פּראָבלעם קאָנדזשוגאַטעד צו היץ און מאַסע אַריבערפירן איז געטאן.
די גאַווערנינג יקווייזשאַנז פון די מאָדעל אַרייַננעמען (1) אַנסטייד היץ אַריבערפירן יקווייזשאַנז, ווו טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי דעפּענדס אויף פאַסע שטאַט (פּודער, צעשמעלצן, פּאָליקריסטאַללינע) און טעמפּעראַטור, (2) פלאַקטשויישאַנז אין גומע דיפאָרמיישאַן נאָך קאַנטיניויישאַן אַבלאַטיאָן און טערמאָולאַסטיק יקספּאַנשאַן יקווייזשאַן. יוואַפּעראַטיוו פלאַקס. די מאַסע פלאַקס איז דיפיינד באזירט אויף די כעזשבן פון די סאַטשערייטאַד פארע דרוק פון די יוואַפּערייטינג מאַטעריאַל. די עלאַסטאָפּלאַסטיק דרוק-שפּאַנונג שייכות איז געניצט ווו די טערמאָולאַסטיק דרוק איז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די טעמפּעראַטור חילוק. {מ}\) פון די עפעקטיוו שטראַל דיאַמעטער.
פיגור 3 ווייזט די רעזולטאטן פון נומעריקאַל סימיאַליישאַן פון די מאָולטאַן זאָנע ניצן אַ מאַקראָסקאָפּיק מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעל. דער דיאַמעטער פון די פוסיאָן זאָנע איז \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) ראַדיוס) און \(40~\upmu \text {m}\) דער דיאַמעטער פון די פוסיאָן זאָנע איז \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) ראַדיוס) און \(40~\upmu \text {m}\) די טיפעניש פון די סימיאַליישאַן {m}\) ווייזן אַז די סימיאַליישאַן רעזולטאטן \~ לאקאל ווי 0 טעקסט. }\) רעכט צו דער הויך ינטערמיטאַנט פאַקטאָר פון די דויפעק מאַדזשאַליישאַן. די באַהיצונג \(V_h\) און קאָאָלינג \(V_c\) רייץ זענען ריספּעקטיוולי אין די סדר פון \(10^7\) און \(10^6~\text {K}/\text {s}\), ריספּעקטיוולי. אָוווערכיטינג פון די ייבערפלאַך שיכטע, ווו טערמאַל קאַנדאַקשאַן צו די סאַבסטרייט איז ניט גענוגיק צו באַזייַטיקן די היץ.דעריבער, ביי \(t=26~\upmu \text {s}\) די ייבערפלאַך טעמפּעראַטור פּיקס ווי הויך ווי \(4800~\text {K}\). קראַפטיק יוואַפּעריישאַן פון די מאַטעריאַל קענען אָנמאַכן די מוסטער פון אַ יבעריק דרוק און צו שאָלעכץ אַוועק די ייבערפלאַך.
נומעריקאַל סימיאַליישאַן רעזולטאטן פון מעלטינג זאָנע פון ​​איין לאַזער דויפעק אַנילינג אויף 316 ל מוסטער פּלאַטע. ) שטימען צו די טראָגן דרוק קאַלקיאַלייטיד ווי אַ פֿונקציע פון ​​טעמפּעראַטור אין דער ווייַטער אָפּטיילונג.דעריבער, אין די פעלד צווישן די צוויי יסאָלינעס (יסאָטהערמס\(ט=ט_ל\) און יסאָבאַרס\(\סיגמאַ =\סיגמאַ _וו (ט)\)), די האַרט פאַסע איז אונטערטעניק צו שטאַרק מעטשאַניקאַל לאָודז, וואָס קען פירן צו ענדערונגען אין די מיקראָסטרוקטורע.
די ווירקונג איז ווייַטער דערקלערט אין פיגורע 4 אַ, ווו די דרוק מדרגה אין די מאָולטאַן זאָנע איז פּלאַטיד ווי אַ פֿונקציע פון ​​צייַט און דיסטאַנסע פון ​​די ייבערפלאַך. ערשטער, די דרוק נאַטור איז שייך צו די מאַדזשאַליישאַן פון די לאַזער דויפעק ינטענסיטי דיסקרייבד אין פיגורע 2 אויבן. קאָנטראָל פונט האט די זעלבע אַסאַליישאַן קעראַקטעריסטיקס ווי די אָפטקייַט פון \ (500 ~ \ טעקסט {כז} \). דעם מיטל אַז אַלטראַסאַניק דרוק כוואליעס זענען דזשענערייטאַד בייַ די ייבערפלאַך און דעמאָלט פאַרמערן אין די סאַבסטרייט.
די קאַלקיאַלייטאַד קעראַקטעריסטיקס פון די דיפאָרמיישאַן זאָנע לעבן די מעלטינג זאָנע זענען געוויזן אין Fig. ענלעך צו די ייבערפלאַך דרוק.דער דרוק אַקערז רעכט צו לאַזער אַבלאַטיאָן, און קיין טערמאָולאַסטיק דרוק איז באמערקט אין די קאָנטראָל פונקטן ווייַל די ערשט היץ-אַפעקטאַד זאָנע איז געווען צו קליין. ווען היץ איז דיסאַפּייטיד אין די סאַבסטרייט, די קאָנטראָל פונט דזשענערייץ הויך טערמאָולאַסטיק דרוק אויבן \(40~\טעקסט {מפּאַ}\).
די באקומען מאַדזשאַלייטיד דרוק לעוועלס האָבן אַ באַטייטיק פּראַל אויף די האַרט-פליסיק צובינד און קען זיין די קאָנטראָל מעקאַניזאַם רעגיאַלייטינג די סאַלידאַפאַקיישאַן וועג. די גרייס פון די דעפאָרמאַטיאָן זאָנע איז 2-3 מאל גרעסער ווי די פון די מעלטינג זאָנע. צווישן 300 און \(800~\upmu \text {m}\) דיפּענדינג אויף די ינסטאַנטאַניאַן צייט.
דעריבער, די קאָמפּלעקס מאַדזשאַליישאַן פון די פּולסעד לאַזער אַנילינג פירט צו די אַלטראַסאַניק ווירקונג. די מיקראָסטרוקטורע סעלעקציע פּאַטוויי איז אַנדערש אויב קאַמפּערד מיט די סלם אָן אַלטראַסאַניק לאָודינג. דיפאָרמעד אַנסטייבאַל מקומות פירן צו פּעריאָדיש סייקאַלז פון קאַמפּרעשאַן און סטרעטשינג אין די האַרט פאַסע. אזוי, די פאָרמירונג פון נייַ קערל באַונדריז און סובגראַין באַונדריז ווערט ענדערן פֿאַר די מיקראָטענטיאָן און קענען זיין טשיינדזשד אונטן. קאַנקלוזשאַנז צושטעלן די מעגלעכקייט צו פּלאַן אַ פּאַלס מאַדזשאַליישאַן-ינדוסט אַלטראַסאַונד-געטריבן סלם פּראָוטאַטייפּ. אין דעם פאַל, די פּיעזאָעלעקטריק ינדוקטאָר 26 געניצט אנדערש קענען זיין יקסקלודיד.
(אַ) דרוק ווי אַ פֿונקציע פון ​​צייט, קאַלקיאַלייטיד אין פאַרשידענע דיסטאַנסאַז פון די ייבערפלאַך 0, 20 און \(40~\ופּמו \טעקסט {מ}\) צוזאמען די אַקס פון סימעטריע.
עקספּערימענטן זענען דורכגעקאָכט אויף AISI 321H ומבאַפלעקט שטאָל פּלאַטעס מיט דימענשאַנז \(20\מאל 20\מאל 5~\טעקסט {מם}\). נאָך יעדער לאַזער דויפעק, די טעלער באוועגט \(50~\upmu \text {m}\), און די לאַזער שטראַל טאַליע אויף די ציל ייבערפלאַך איז וועגן \(100~\upmu\text 5. מעלטינג פון די פּראַסעסט מאַטעריאַל פֿאַר קערל ראַפינירטקייַט. אין אַלע קאַסעס, די רעמעלטיד זאָנע איז געווען סאָניקאַטעד, דיפּענדינג אויף די אַסאַלאַטאָרי קאָמפּאָנענט פון די לאַזער ראַדיאַציע. דעם רעזולטאטן אין אַ מער ווי 5-פאַרלייגן רעדוקציע אין דורכשניטלעך קערל געגנט. פיגורע 5 ווייזט ווי די מיקראָסטרוקטורע פון ​​די לאַזער-צעלאָזן געגנט ענדערונגען מיט די נומער פון סאַבסאַקוואַנט רימעלטינג סייקאַלז (פּאַסיז).
סובפּלאָץ (אַ, ד, ג, דזש) און (ב, ע, ה, ק) - מיקראָסטרוקטור פון לאַזער צעלאָזן מקומות, סובפּלאָץ (C, F, I, L) - שטח פאַרשפּרייטונג פון קאָלירט גריינז.שיידינג רעפּראַזענץ די פּאַרטיקאַלז געניצט צו רעכענען די כיסטאַגראַם. קאָלאָרס שטימען צו קערל מקומות (זען די קאָליר באַר אין די שפּיץ פון די כיסטאַגראַם. סובפּלאָץ (אַק) שטימען צו אַנטריטיד ומבאַפלעקט שטאָל, און סובפּלאָץ (דף), (גי), (דזשל) שטימען צו 1, 3 און 5 רעמעלץ.
זינט די לאַזער דויפעק ענערגיע טוט נישט טוישן צווישן סאַבסאַקוואַנט פּאַסיז, ​​די טיפקייַט פון די מאָולטאַן זאָנע איז די זעלבע. אזוי, די סאַבסאַקוואַנט קאַנאַל גאָר "קאָווערס" די פריערדיקע איינער. אָבער, די כיסטאַגראַם ווייזט אַז די דורכשניטלעך און מידיאַן קערל געגנט דיקריסאַז מיט ינקריסינג נומער פון פּאַסיז.
קערל ראַפינירטקייַט קען זיין געפֿירט דורך גיך קאָאָלינג פון די מאָולטאַן בעקן 65. אן אנדער גאַנג פון יקספּעראַמאַנץ איז דורכגעקאָכט אין וואָס די סערפאַסיז פון ומבאַפלעקט שטאָל פּלאַטעס (321H און 316L) זענען יקספּאָוזד צו קעסיידערדיק כוואַליע לאַזער ראַדיאַציע אין אַטמאָספער (Fig. 6) און וואַקוום (Fig. 7). די נד: יאַג לאַזער אין פריי-פליסנדיק מאָדע. אָבער, אַ טיפּיש קאָלומנער סטרוקטור איז באמערקט.
מיקראָסטרוקטורע פון ​​די לאַזער-צעלאָזן געגנט פון אַ קעסיידערדיק כוואַליע לאַזער (300 וו קעסיידערדיק מאַכט, 200 מם / s יבערקוקן גיכקייַט, AISI 321H ומבאַפלעקט שטאָל).
(אַ) מיקראָסטרוקטורע און (ב) עלעקטראָן באַקקסקאַטטער דיפפראַקשאַן בילד פון די לאַזער מעלטינג זאָנע פון ​​וואַקוום קעסיידערדיק כוואַליע לאַזער (קאָנסטאַנט מאַכט 100 וו, סקאַנינג גיכקייַט 200 מם / s, אַיסי 316 ל ומבאַפלעקט שטאָל) \ (\סים 2~\ טעקסט {מבאַר }\).
דעריבער, עס איז קלאר געוויזן אַז די קאָמפּלעקס מאַדזשאַליישאַן פון די לאַזער דויפעק ינטענסיטי האט אַ באַטייַטיק ווירקונג אויף די ריזאַלטינג מיקראָסטרוקטורע. ינטענסיטי אַלטראַסאַונד אין פאַרשידן מאַטעריאַלס אַרייַנגערעכנט Ti-6Al-4V צומיש 26 און ומבאַפלעקט שטאָל 34 דער רעזולטאַט פון. די מעגלעך מעקאַניזאַם איז ספּעקיאַלייטיד ווי גייט. טיף אַלטראַסאַונד קענען אָנמאַכן אַקוסטיש קאַוויטאַטיאָן, ווי דעמאַנסטרייטיד אין אַלטראַפאַסט אין סיטו סינטשראָטראָן X-Ray ימאַגינג. )69.אַזאַ קלאַפּ כוואליעס קען זיין שטאַרק גענוג צו העכערן די פאָרמירונג פון קריטיש-סייזד האַרט-פאַסע קערן אין פאַרנעם ליקווידס, דיסראַפּטינג די טיפּיש קאָלומנער קערל סטרוקטור פון שיכטע-דורך-שיכטע אַדאַטיוו מאַנופאַקטורינג.
דאָ, מיר פאָרשלאָגן אן אנדער מעקאַניזאַם פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר סטראַקטשעראַל מאָדיפיקאַטיאָן דורך טיף סאָניקאַטיאָן. דער מאַטעריאַל נאָר נאָך סאַלידאַפאַקיישאַן איז בייַ אַ הויך טעמפּעראַטור נאָענט צו די מעלטינג פונט און האט אַ גאָר נידעריק טראָגן דרוק. טיף אַלטראַסאַניק כוואליעס קענען פאַרשאַפן פּלאַסטיק לויפן צו טוישן די קערל סטרוקטור פון די הייס מאַטעריאַל פּונקט סאַלידאַפייד. זען פיגורע 8). דעריבער, צו פּרובירן די כייפּאַטאַסאַס, מיר דורכגעקאָכט מאָלעקולאַר דינאַמיק (מד) סימיאַליישאַנז פון אַ פע-קר-ני זאַץ ענלעך צו AISI 316 ל שטאָל אין סדר צו אָפּשאַצן די טראָגן דרוק נאַטור לעבן די מעלטינג פונט. מיר געוויינט די עמבעדיד אַטאָמישע מאָדעל (עאַם) פון 74.מד סימיאַליישאַנז זענען דורכגעקאָכט ניצן LAMMPS קאָודז 75,76. דעטאַילס פון די מד סימיאַליישאַן וועט זיין ארויס אנדערש. די מד כעזשבן רעזולטאַטן פון טראָגן דרוק ווי אַ פֿונקציע פון ​​טעמפּעראַטור זענען געוויזן אין פייג.
טראָגן דרוק פֿאַר AISI גראַד 316 אַוסטעניטיק ומבאַפלעקט שטאָל און מאָדעל זאַץ קעגן טעמפּעראַטור פֿאַר מד סימיאַליישאַנז. עקספּערימענטאַל מעזשערמאַנץ פון באַווייַזן: (אַ) 77, (ב) 78, (c) 79, (ד) 80, (ה) 81. רעפער צו. די גרויס-וואָג מד סימיאַליישאַן רעזולטאטן אין דעם לערנען זענען דינאָוטאַד ווי \(\vartriangleleft\) פֿאַר אַ כיסאָרן-פֿרייַ ינפאַנאַט איין קריסטאַל און \(\vartriangleright\) פֿאַר ענדלעך גריינז גענומען אין חשבון די דורכשניטלעך קערל גרייס דורך די האַלל-פּעטש באַציונג דימענשאַנז\(ד = 50~\ופּמו \טעקסט {מ}\).
מען קען זען אז ביי \(T>1500~\text {K}\) פאלט די טראָגן דרוק אונטער \(40~\text {MPa}\). אויף די אנדערע האַנט, עסטימאַטעד עסטאַמאַץ פאָרויסזאָגן אַז די לאַזער-דזשענערייטאַד אַלטראַסאַניק אַמפּליטוד יקסידז \(40~\text {MPa}\) (זען Fig. 4b), וואָס איז גענוג צו פאַרשאַפן די הייס מאַטעריאַל אין די הייס מאַטעריאַל.
די מיקראָסטרוקטורע פאָרמירונג פון 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) אַוסטעניטיק ומבאַפלעקט שטאָל בעשאַס SLM איז יקספּערמענאַלי ינוועסטאַגייטאַד מיט אַ קאָמפּלעקס ינטענסיטי-מאַדזשאַלייטיד פּולסעד לאַזער מקור.
קערל גרייס רעדוקציע אין די לאַזער מעלטינג זאָנע איז געפונען רעכט צו קעסיידערדיק לאַזער רימעלטינג נאָך 1, 3 אָדער 5 פּאַסיז.
מאַקראָסקאָפּיק מאָדעלינג ווייזט אַז די עסטימאַטעד גרייס פון דער געגנט ווו אַלטראַסאַניק דיפאָרמיישאַן קען דורכויס ווירקן די סאָלידיפיקאַטיאָן פראָנט איז אַרויף צו \(1 ~ \ טעקסט {מם}\).
די מיקראָסקאָפּיק מד מאָדעל ווייזט אַז די טראָגן שטאַרקייַט פון AISI 316 אַוסטעניטיק ומבאַפלעקט שטאָל איז באטייטיק רידוסט צו \(40~\text {MPa}\) לעבן די מעלטינג פונט.
די באקומען רעזולטאַטן פֿאָרשלאָגן אַ מעטאָד פֿאַר קאַנטראָולינג די מיקראָסטרוקטורע פון ​​מאַטעריאַלס ניצן קאָמפּלעקס מאַדזשאַלייטיד לאַזער פּראַסעסינג און קען דינען ווי די יקער פֿאַר קריייטינג נייַע מאָדיפיקאַטיאָנס פון די פּולסעד SLM טעכניק.
ליו, י עט על. מיקראָסטרוקטוראַל עוואָלוציע און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון אין סיטו טיב2 / אַלסי10מג קאַמפּאַזאַץ דורך לאַזער סעלעקטיוו מעלטינג [דזש].Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
גאַאָ, ש עט על. רעקריסטאַלליזאַטיאָן קערל גרענעץ ינזשעניעריע פון ​​לאַזער סעלעקטיוו מעלטינג פון 316 ל ומבאַפלעקט שטאָל [דזש].זשורנאַל פון אַלמאַ מאַטער.200, 366-377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. אין סיטו אַנטוויקלונג פון סענדוויטש מיקראָסטרוקטורעס מיט ענכאַנסט דאַקטיליטי דורך לאַזער ריהעאַטינג פון לאַזער-צעלאָזן טיטאַניום אַלויז.ססיענסע.רעפּ.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
אַזאַרנייאַ, יי עט על.אַדדיטיווע מאַנופאַקטורינג פון טי-6אַל-4וו פּאַרץ דורך לאַזער מעטאַל דעפּאַזישאַן (למד): פּראָצעס, מיקראָסטרוקטורע און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס.דזש.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
קומאַראַ, סי עט על. מיקראָסטרוקטוראַל מאָדעלינג פון לאַזער מעטאַל פּודער דירעקטעד ענערגיע דעפּאַזישאַן פון אַללוי 718. לייג צו.מאַנופאַקטורע.25, 357-364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al.Parametric Neutron Bragg Edge Imaging Study of Additively Manufactured Samples Treated by Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
טאַן, X. עט על.גראַדיענט מיקראָסטרוקטורע און מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון טי-6אַל-4וו אַדאַטיוולי פאַבריקייטיד דורך עלעקטראָן שטראַל מעלטינג.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).