Tak fordi du besøger Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset understøttelse af CSS. For at få den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller slår kompatibilitetstilstand fra i Internet Explorer). I mellemtiden vil vi for at sikre fortsat understøttelse vise webstedet uden styling og JavaScript.
Der foreslås en ny mekanisme baseret på selektiv lasersmeltning til at kontrollere mikrostrukturen af ​​produkter i fremstillingsprocessen. Mekanismen er baseret på generering af højintensitets ultralydbølger i smeltebadet ved kompleks intensitetsmoduleret laserbestråling. Eksperimentelle undersøgelser og numeriske simuleringer viser, at denne kontrolmekanisme er teknisk mulig og effektivt kan integreres i designet af moderne selektive lasersmeltemaskiner.
Additiv fremstilling (AM) af kompleksformede dele er vokset betydeligt i de seneste årtier. Trods de mange forskellige additive fremstillingsprocesser, herunder selektiv lasersmeltning (SLM)1,2,3, direkte lasermetalaflejring4,5,6, elektronstrålesmeltning7,8 og andre9,10, kan delene være defekte. Dette skyldes hovedsageligt de specifikke egenskaber ved smeltebassinets størkningsproces, der er forbundet med høje termiske gradienter, høje kølehastigheder og kompleksiteten af ​​opvarmningscyklusser i smelte- og omsmeltningsmaterialer11, hvilket fører til epitaksial kornvækst og betydelig porøsitet12,13. Resultaterne viser, at det er nødvendigt at kontrollere termiske gradienter, kølehastigheder og legeringssammensætning eller anvende yderligere fysiske stød gennem eksterne felter med forskellige egenskaber (f.eks. ultralyd) for at opnå fine, ligeaksede kornstrukturer.
Talrige publikationer beskæftiger sig med effekten af ​​vibrationsbehandling på størkningsprocessen i konventionelle støbeprocesser14,15. Imidlertid producerer påføring af et eksternt felt på bulksmelter ikke den ønskede materialemikrostruktur. Hvis volumenet af den flydende fase er lille, ændrer situationen sig dramatisk. I dette tilfælde påvirker det eksterne felt størkningsprocessen betydeligt. Elektromagnetiske effekter er blevet overvejet under intense akustiske felter16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, bueomrøring28 og oscillation29, pulserende plasmabuer30,31 og andre metoder32. Fastgør til substratet ved hjælp af en ekstern højintensitets ultralydskilde (ved 20 kHz). Den ultralydinducerede kornforfining tilskrives den øgede sammensætningsmæssige underkølingszone på grund af den reducerede temperaturgradient og ultralydforbedring for at generere nye krystallitter gennem kavitation.
I dette arbejde undersøgte vi muligheden for at ændre kornstrukturen i austenitiske rustfrie stål ved at sonikere smeltebadet med lydbølger genereret af selve smeltelaseren. Intensitetsmodulationen af ​​laserstrålingen, der rammer det lysabsorberende medium, resulterer i generering af ultralydbølger, som ændrer materialets mikrostruktur. Denne intensitetsmodulation af laserstråling kan let integreres i eksisterende SLM 3D-printere. Eksperimenterne i dette arbejde blev udført på rustfri stålplader, hvis overflader blev udsat for intensitetsmoduleret laserstråling. Så teknisk set udføres laseroverfladebehandling. Men hvis en sådan laserbehandling udføres på overfladen af ​​hvert lag, opnås der under lag-for-lag-opbygning effekter på hele volumenet eller på udvalgte dele af volumenet. Med andre ord, hvis delen konstrueres lag for lag, svarer laseroverfladebehandlingen af ​​hvert lag til "laservolumenbehandling".
Ved ultralydsterapi baseret på horn fordeles ultralydsenergien fra den stående lydbølge i hele komponenten, mens den laserinducerede ultralydintensitet er stærkt koncentreret nær det punkt, hvor laserstrålingen absorberes. Brug af en sonotrode i en SLM-pulverleje-fusionsmaskine er kompliceret, fordi den øverste overflade af pulverlejet, der udsættes for laserstrålingen, skal forblive stationær. Derudover er der ingen mekanisk belastning på delens øverste overflade. Derfor er den akustiske belastning tæt på nul, og partikelhastigheden har en maksimal amplitude over hele delens øverste overflade. Lydtrykket inde i hele smeltebassinet må ikke overstige 0,1 % af det maksimale tryk, der genereres af svejsehovedet, fordi bølgelængden af ​​ultralydbølger med en frekvens på 20 kHz i rustfrit stål er 0,3 m, og dybden er normalt mindre end 0,3 mm. Derfor kan effekten af ​​ultralyd på kavitation være lille.
Det skal bemærkes, at brugen af ​​intensitetsmoduleret laserstråling i direkte lasermetalaflejring er et aktivt forskningsområde35,36,37,38.
Den termiske effekt af laserstråling, der rammer mediet, er grundlaget for næsten alle laserteknikker 39, 40 til materialebearbejdning, såsom skæring41, svejsning, hærdning, boring42, overfladerensning, overfladelegering, overfladepolering43 osv. Opfindelsen af ​​laseren stimulerede nye udviklinger inden for materialebearbejdningsteknikker, og foreløbige resultater er blevet opsummeret i adskillige oversigter og monografier44,45,46.
Det skal bemærkes, at enhver ikke-stationær påvirkning af mediet, herunder laserpåvirkning af det absorberende medium, resulterer i excitation af akustiske bølger i det med mere eller mindre effektivitet. I starten var hovedfokus på laserexcitation af bølger i væsker og de forskellige termiske excitationsmekanismer for lyd (termisk udvidelse, fordampning, volumenændring under faseovergang, sammentrækning osv.) 47, 48, 49. Talrige monografier 50, 51, 52 giver teoretiske analyser af denne proces og dens mulige praktiske anvendelser.
Disse problemstillinger blev efterfølgende diskuteret på forskellige konferencer, og laserexcitation af ultralyd har anvendelser i både industrielle anvendelser af laserteknologi53 og medicin54. Derfor kan det betragtes som, at det grundlæggende koncept for den proces, hvorved pulserende laserlys virker på et absorberende medium, er blevet etableret. Laserultralydinspektion bruges til defektdetektion af SLM-fremstillede prøver55,56.
Effekten af ​​lasergenererede chokbølger på materialer er grundlaget for laserchokpeening57,58,59, som også bruges til overfladebehandling af additivt fremstillede dele60. Laserchokforstærkning er dog mest effektiv på nanosekundlaserpulser og mekanisk belastede overflader (f.eks. med et væskelag)59, fordi mekanisk belastning øger peaktrykket.
Der blev udført eksperimenter for at undersøge de mulige effekter af forskellige fysiske felter på mikrostrukturen af ​​størknede materialer. Funktionsdiagrammet for den eksperimentelle opsætning er vist i figur 1. En pulseret Nd:YAG faststoflaser, der opererer i friløbstilstand (pulsvarighed \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\)), blev anvendt. Hver laserpuls ledes gennem en række neutraldensitetsfiltre og et stråledelerpladesystem. Afhængigt af kombinationen af ​​neutraldensitetsfiltre varierer pulsenergien på målet fra \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) til \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). Laserstrålen, der reflekteres fra stråledeleren, føres til en fotodiode til samtidig dataindsamling, og to kalorimetre (fotodioder med en lang responstid, der overstiger \(1~\text {ms}\)) bruges til at bestemme det indfaldende og reflekterede fra målet, og to effektmålere (fotodioder med kort responstid). gange (<10~\text {ns}\)) for at bestemme den indfaldende og reflekterede optiske effekt. Kalorimetre og effektmålere blev kalibreret for at give værdier i absolutte enheder ved hjælp af en termopiledetektor Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 og et dielektrisk spejl monteret på prøveplaceringen. Fokuser strålen på målet ved hjælp af en linse (antireflektionscoating ved \(1,06 \m}\), brændvidde \(160~\text {mm}\)) og en stråleindsnævring på måloverfladen 60– \(100~\m}\).
Funktionelt skematisk diagram af den eksperimentelle opstilling: 1—laser; 2—laserstråle; 3—neutralt tæthedsfilter; 4—synkroniseret fotodiode; 5—stråledeler; 6—membran; 7—kalorimeter for indfaldende stråle; 8—kalorimeter for reflekteret stråle; 9—effektmåler for indfaldende stråle; 10—effektmåler for reflekteret stråle; 11—fokuseringslinse; 12—spejl; 13—prøve; 14—bredbånds piezoelektrisk transducer; 15—2D-konverter; 16—positioneringsmikrocontroller; 17—synkroniseringsenhed; 18—flerkanals digitalt optagelsessystem med forskellige samplingshastigheder; 19—personlig computer.
Ultralydbehandling udføres som følger. Laseren fungerer i friløbstilstand; derfor er laserpulsens varighed ∫(tau_L \sim 150~\upmu \text {s}\), som består af flere varigheder på cirka 1,5~\upmu \text {s} \) hver. Laserpulsens tidsmæssige form og dens spektrum består af en lavfrekvent indhyllingskurve og en højfrekvent modulation med en gennemsnitsfrekvens på omkring 0,7~\text {MHz}\), som vist i figur 2. Frekvenshyllingskurven sørger for opvarmning og efterfølgende smeltning og fordampning af materialet, mens højfrekvenskomponenten sørger for ultralydsvibrationerne på grund af den fotoakustiske effekt. Bølgeformen af ​​den ultralydspuls, der genereres af laseren, bestemmes hovedsageligt af tidsformen af ​​laserpulsintensiteten. Den er fra \(7~\text {kHz}\) til \(2~\text {MHz}\), og centerfrekvensen er \(~ 0,7~\text {MHz}\). Akustiske pulser på grund af den fotoakustiske effekt blev optaget ved hjælp af bredbånds piezoelektriske transducere lavet af polyvinylidenfluoridfilm. Den optagede bølgeform og dens spektrum er vist i figur 2. Det skal bemærkes, at formen af ​​laserpulserne er typisk for en fritløbende laser.
Temporal fordeling af laserpulsintensitet (a) og lydhastighed på bagsiden af ​​prøvens (b), spektre af laserpuls (c) og ultralydpuls (d) i gennemsnit over 300 laserpulser (rød kurve) for en enkelt laserpuls (blå kurve).
Vi kan tydeligt skelne mellem lavfrekvente og højfrekvente komponenter i den akustiske behandling, der svarer til henholdsvis laserpulsens lavfrekvente indhyllingskurve og højfrekventmodulationen. Bølgelængderne af de akustiske bølger, der genereres af laserpulsens indhyllingskurve, overstiger 40 cm; derfor forventes den primære effekt af de bredbåndede højfrekvente komponenter i det akustiske signal på mikrostrukturen.
De fysiske processer i SLM er komplekse og forekommer samtidigt på forskellige rumlige og tidsmæssige skalaer. Derfor er multiskalametoder mest egnede til teoretisk analyse af SLM. Matematiske modeller bør i første omgang være multifysiske. Mekanikken og termofysikken i et flerfaset medium "fast-flydende smelte", der interagerer med en inert gasatmosfære, kan derefter effektivt beskrives. Karakteristikaene for materialeters termiske belastninger i SLM er som følger.
Opvarmnings- og afkølingshastigheder på op til 10⁶⁻⁶ K/s) / s på grund af lokaliseret laserbestråling med effekttætheder på op til 10⁶⁻⁶ W cm².
Smelte-størkningscyklussen varer mellem 1 og 10 ms, hvilket bidrager til den hurtige størkning af smeltezonen under afkøling.
Hurtig opvarmning af prøveoverfladen resulterer i dannelse af høje termoelastiske spændinger i overfladelaget. En tilstrækkelig (op til 20%) del af pulverlaget fordampes kraftigt63, hvilket resulterer i en yderligere trykbelastning på overfladen som reaktion på laserablation. Følgelig forvrænger den inducerede belastning betydeligt delens geometri, især nær understøtninger og tynde strukturelle elementer. Den høje opvarmningshastighed i pulseret laserglødning resulterer i generering af ultralydsbelastningsbølger, der udbreder sig fra overfladen til substratet. For at opnå nøjagtige kvantitative data om den lokale spændings- og belastningsfordeling udføres en mesoskopisk simulering af det elastiske deformationsproblem konjugeret til varme- og masseoverførsel.
De styrende ligninger for modellen inkluderer (1) ustabile varmeoverføringsligninger, hvor termisk ledningsevne afhænger af fasetilstand (pulver, smelte, polykrystallinsk) og temperatur, (2) fluktuationer i elastisk deformation efter kontinuumablation og termoelastisk ekspansionsligning. Randværdiproblemet bestemmes af eksperimentelle forhold. Den modulerede laserflux er defineret på prøveoverfladen. Konvektiv afkøling inkluderer ledende varmeveksling og fordampningsflux. Massefluxen er defineret baseret på beregningen af ​​det mættede damptryk af det fordampende materiale. Det elastoplastiske spændings-tøjningsforhold anvendes, hvor den termoelastiske spænding er proportional med temperaturforskellen. For nominel effekt (300~ W), frekvens (10^5~ Hz), intermitterende koefficient 100 og (200~m) af den effektive strålediameter.
Figur 3 viser resultaterne af numerisk simulering af smeltezonen ved hjælp af en makroskopisk matematisk model. Diameteren af ​​smeltezonen er 200~m (radius 100~m) og dybden 40~m. Simuleringsresultaterne viser, at overfladetemperaturen varierer lokalt med tiden som 100K på grund af den høje intermitterende faktor for pulsmodulationen. Opvarmnings- og afkølingshastighederne (V_h) er henholdsvis i størrelsesordenen (10^7) og (10^6~K/s). Disse værdier stemmer godt overens med vores tidligere analyse64. En forskel på størrelsesordenen mellem (V_h) og (V_c) resulterer i hurtig overophedning af overfladelaget, hvor varmeledning til substratet er utilstrækkelig til at fjerne varmen. Derfor, ved t=26~ Overfladetemperaturen når en højde på op til 4800 K. Kraftig fordampning af materialet kan forårsage, at prøveoverfladen udsættes for for stort tryk og skaller af.
Numeriske simuleringsresultater af smeltezonen ved enkeltlaserpulsglødning på 316L prøveplade. Tiden fra pulsens begyndelse til dybden af ​​smeltebassinet, der når den maksimale værdi, er \(180~\upmu\text {s}\). Isotermen\(T = T_L = 1723~\text {K}\) repræsenterer grænsen mellem den flydende og den faste fase. Isobarerne (gule linjer) svarer til flydespændingen beregnet som en funktion af temperaturen i næste afsnit. Derfor udsættes den faste fase i domænet mellem de to isotermer (isotermer\(T=T_L\) og isobarer\(\sigma =\sigma _V(T)\)) for stærke mekaniske belastninger, hvilket kan føre til ændringer i mikrostrukturen.
Denne effekt forklares yderligere i figur 4a, hvor trykniveauet i den smeltede zone er afbildet som en funktion af tid og afstand fra overfladen. For det første er trykadfærden relateret til moduleringen af ​​laserpulsintensiteten beskrevet i figur 2 ovenfor. Et maksimalt tryk \text{s}\) på omkring \(10~\text {MPa}\) blev observeret ved omkring \(t=26~\upmu). For det andet har fluktuationen af ​​det lokale tryk ved kontrolpunktet de samme oscillationskarakteristika som frekvensen på \(500~\text {kHz}\). Dette betyder, at ultralydstrykbølger genereres ved overfladen og derefter udbreder sig til substratet.
De beregnede karakteristika for deformationszonen nær smeltezonen er vist i figur 4b. Laserablation og termoelastisk spænding genererer elastiske deformationsbølger, der udbreder sig ind i substratet. Som det kan ses af figuren, er der to stadier af spændingsgenerering. I den første fase af \(t < 40~\upmu \text {s}\) stiger Mises-spændingen til \(8~\text {MPa}\) med en modulering svarende til overfladetrykket. Denne spænding opstår på grund af laserablation, og der blev ikke observeret nogen termoelastisk spænding i kontrolpunkterne, fordi den indledende varmepåvirkede zone var for lille. Når varme afgives til substratet, genererer kontrolpunktet høj termoelastisk spænding over \(40~\text {MPa}\).
De opnåede modulerede spændingsniveauer har en betydelig indflydelse på grænsefladen mellem fast stof og væske og kan være den kontrolmekanisme, der styrer størkningsbanen. Størrelsen af ​​deformationszonen er 2 til 3 gange større end smeltezonens. Som vist i figur 3 sammenlignes placeringen af ​​smelteisotermen og spændingsniveauet lig med flydespændingen. Dette betyder, at den pulserende laserbestråling giver høje mekaniske belastninger i lokaliserede områder med en effektiv diameter mellem 300 og 800 m afhængigt af den øjeblikkelige tid.
Derfor fører den komplekse modulering af den pulserede laserglødning til ultralydseffekten. Mikrostrukturudvælgelsesvejen er anderledes sammenlignet med SLM uden ultralydsbelastning. Deformerede ustabile områder fører til periodiske cyklusser af kompression og strækning i den faste fase. Således bliver dannelsen af ​​nye korngrænser og underkornsgrænser mulig. Derfor kan de mikrostrukturelle egenskaber bevidst ændres, som vist nedenfor. De opnåede konklusioner giver mulighed for at designe en pulsmodulationsinduceret ultralydsdrevet SLM-prototype. I dette tilfælde kan den piezoelektriske induktor 26, der anvendes andetsteds, udelukkes.
(a) Tryk som funktion af tid, beregnet i forskellige afstande fra overfladen 0, 20 og 40 m langs symmetriaksen. (b) Tidsafhængig Von Mises-spænding beregnet i en fast matrix i afstande 70, 120 og 170 m fra prøveoverfladen.
Der blev udført eksperimenter på plader af rustfrit stål AISI 321H med dimensionerne 20 x 20 x 5 mm. Efter hver laserpuls bevæger pladen sig 50 m, og laserstrålens bredde på måloverfladen er omkring 100 m. Op til fem efterfølgende strålepassager udføres langs samme spor for at inducere omsmeltning af det forarbejdede materiale til kornforfining. I alle tilfælde blev den omsmeltede zone sonikeret, afhængigt af den oscillerende komponent af laserstrålingen. Dette resulterer i en mere end 5-foldig reduktion i det gennemsnitlige kornareal. Figur 5 viser, hvordan mikrostrukturen i det lasersmeltede område ændrer sig med antallet af efterfølgende omsmeltningscyklusser (passager).
Delplot (a, d, g, j) og (b, e, h, k) – mikrostruktur af lasersmeltede områder, delplot (c, f, i, l) – arealfordeling af farvede korn. Skyggelægning repræsenterer de partikler, der bruges til at beregne histogrammet. Farver svarer til kornområder (se farvebjælken øverst i histogrammet). Delplot (ac) svarer til ubehandlet rustfrit stål, og delplot (df), (gi), (jl) svarer til 1, 3 og 5 omsmeltninger.
Da laserpulsenergien ikke ændrer sig mellem efterfølgende passager, er dybden af ​​den smeltede zone den samme. Således "dækker" den efterfølgende kanal fuldstændigt den foregående. Histogrammet viser imidlertid, at det gennemsnitlige og mediane kornareal falder med stigende antal passager. Dette kan indikere, at laseren virker på substratet snarere end smelten.
Kornforfining kan skyldes hurtig afkøling af smeltebadet65. Et andet sæt eksperimenter blev udført, hvor overfladerne af rustfri stålplader (321H og 316L) blev udsat for kontinuerlig bølgelaserstråling i atmosfæren (fig. 6) og vakuum (fig. 7). Den gennemsnitlige lasereffekt (henholdsvis 300 W og 100 W) og smeltebadets dybde er tæt på de eksperimentelle resultater af Nd:YAG-laseren i friløbstilstand. Der blev dog observeret en typisk søjleformet struktur.
Mikrostruktur af det lasersmeltede område af en kontinuerlig bølgelaser (300 W konstant effekt, 200 mm/s scanningshastighed, AISI 321H rustfrit stål).
(a) Mikrostruktur og (b) elektron-tilbagespredningsdiffraktionsbilleder af det lasersmeltede område i vakuum med en kontinuerlig bølgelaser (100 W konstant effekt, 200 mm/s scanningshastighed, AISI 316L rustfrit stål)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Det er derfor tydeligt vist, at den komplekse modulering af laserpulsintensiteten har en betydelig effekt på den resulterende mikrostruktur. Vi mener, at denne effekt er mekanisk af natur og opstår på grund af genereringen af ​​ultralydsvibrationer, der udbreder sig fra den bestrålede overflade af smelten dybt ind i prøven. Lignende resultater blev opnået i 13, 26, 34, 66, 67 ved hjælp af eksterne piezoelektriske transducere og sonotroder, der leverer højintensitets ultralyd i forskellige materialer, herunder Ti-6Al-4V-legering 26 og rustfrit stål 34 som følge heraf. Den mulige mekanisme spekuleres som følger. Intens ultralyd kan forårsage akustisk kavitation, som demonstreret i ultrahurtig in situ synkrotron-røntgenbilleddannelse. Sammenbruddet af kavitationsboblerne genererer igen stødbølger i det smeltede materiale, hvis fronttryk når omkring \(100~\text {MPa}\)69. Sådanne stødbølger kan være stærke nok til at fremme dannelsen af ​​​​fastfasekerner af kritisk størrelse i bulkvæsker, hvilket forstyrrer den typiske søjleformede kornstruktur af lag-for-lag-additiver. fremstilling.
Her foreslår vi en anden mekanisme, der er ansvarlig for strukturel modifikation ved intens sonikering. Umiddelbart efter størkning er materialet ved en høj temperatur tæt på smeltepunktet og har en ekstremt lav flydespænding. Intense ultralydbølger kan forårsage, at plastisk strømning ændrer kornstrukturen i det varme, netop størknede materiale. Pålidelige eksperimentelle data om temperaturafhængigheden af ​​flydespænding er dog tilgængelige på \(T\lesssim 1150~\text {K}\) (se figur 8). For at teste denne hypotese udførte vi derfor molekylærdynamiske (MD) simuleringer af en Fe-Cr-Ni-sammensætning svarende til AISI 316 L stål for at evaluere flydespændingsadfærden nær smeltepunktet. For at beregne flydespændingen brugte vi MD-forskydningsspændingsrelaksationsteknikken beskrevet i 70, 71, 72, 73. Til beregningerne af interatomiske interaktioner brugte vi den indlejrede atommodel (EAM) fra 74. MD-simuleringer blev udført ved hjælp af LAMMPS-koder 75,76. Detaljer om MD-simuleringerne vil blive offentliggjort andetsteds. MD-beregningsresultaterne for udbytte Spænding som funktion af temperatur er vist i figur 8 sammen med tilgængelige eksperimentelle data og andre evalueringer77,78,79,80,81,82.
Flydespænding for AISI grad 316 austenitisk rustfrit stål og modelsammensætning versus temperatur til MD-simuleringer. Eksperimentelle målinger fra referencer: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Se. (f)82 er en empirisk model af flydespændings-temperaturafhængighed til in-line spændingsmåling under laserassisteret additiv fremstilling. Resultaterne af MD-simuleringerne i stor skala i denne undersøgelse er betegnet som \(\vartriangleleft\) for en defektfri uendelig enkeltkrystal og \(\vartriangleright\) for endelige korn under hensyntagen til den gennemsnitlige kornstørrelse via Hall-Petch-relationen. Dimensioner\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Det kan ses, at ved \(T>1500~\text {K}\) falder flydespændingen til under \(40~\text {MPa}\). På den anden side forudsiger estimater, at den lasergenererede ultralydsamplitude overstiger \(40~\text {MPa}\) (se fig. 4b), hvilket er tilstrækkeligt til at inducere plastisk flydning i det varme materiale, der netop er størknet.
Mikrostrukturdannelsen af ​​12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenitisk rustfrit stål under SLM blev eksperimentelt undersøgt ved hjælp af en kompleks intensitetsmoduleret pulserende laserkilde.
Der blev fundet en reduktion i kornstørrelsen i lasersmeltezonen på grund af kontinuerlig lasergensmeltning efter 1, 3 eller 5 passager.
Makroskopisk modellering viser, at den estimerede størrelse af det område, hvor ultralydsdeformation kan påvirke størkningsfronten positivt, er op til 1 mm.
Den mikroskopiske MD-model viser, at flydespændingen for austenitisk rustfrit stål AISI 316 reduceres signifikant til \(40~\text {MPa}\) nær smeltepunktet.
De opnåede resultater antyder en metode til at kontrollere materialers mikrostruktur ved hjælp af kompleks moduleret laserbehandling og kan tjene som grundlag for at skabe nye modifikationer af den pulserede SLM-teknik.
Liu, Y. et al. Mikrostrukturel udvikling og mekaniske egenskaber af in situ TiB2/AlSi10Mg-kompositter ved laserselektiv smeltning [J]. J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. Omkrystallisationskorngrænseteknik af laserselektiv smeltning af 316L rustfrit stål [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-udvikling af sandwich-mikrostrukturer med forbedret duktilitet ved laseropvarmning af lasersmeltede titanlegeringer. science.Rep. 10, 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Additiv fremstilling af Ti-6Al-4V-dele ved lasermetalaflejring (LMD): proces, mikrostruktur og mekaniske egenskaber. J. Alloys.compound.804, 163–191. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al. Mikrostrukturel modellering af lasermetalpulverrettet energiaflejring af legering 718. Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al. Parametrisk neutron Bragg Edge Imaging-undersøgelse af additivt fremstillede prøver behandlet med lasershockpeening. science. Rep. 11, 14919. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Gradientmikrostruktur og mekaniske egenskaber af Ti-6Al-4V additivt fremstillet ved elektronstrålesmeltning. Alma Mater Journal. 97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).