Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar styður CSS takmarkað. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Á meðan, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við birta síðuna án stíla og JavaScript.
Nýr aðferð byggður á sértækri leysibræðslu til að stjórna örbyggingu vara í framleiðsluferlinu er lagður til. Aðferðin byggir á myndun hástyrkra ómsbylgna í bráðnu lauginni með flókinni styrkleikastýrðri leysigeislun. Tilraunir og tölulegar hermir sýna að þessi stjórnaðferð er tæknilega framkvæmanleg og hægt er að samþætta hana á áhrifaríkan hátt í hönnun nútíma sértækra leysibræðsluvéla.
Aukefnisframleiðsla (AM) á flóknum hlutum hefur aukist verulega á undanförnum áratugum. Þrátt fyrir fjölbreytni aukefnisframleiðsluferla, þar á meðal sértæka leysigeislabræðslu (SLM)1,2,3, beina leysigeislaútfellingu4,5,6, rafeindageislabræðslu7,8 og fleira9,10, geta hlutarnir verið gallaðir. Þetta er aðallega vegna sérstakra eiginleika storknunarferlisins í bráðnu laug sem tengist miklum hitahalla, miklum kælihraða og flækjustigi hitunarferla við bræðslu og endurbræðslu efnisins11, sem leiðir til epitaxial kornavaxtar og verulegrar gegndræpi.12,13 sýndu að nauðsynlegt er að stjórna hitahalla, kælihraða og samsetningu málmblöndu, eða beita viðbótar líkamlegum áföllum frá ytri sviðum með ýmsum eiginleikum, svo sem ómskoðun, til að ná fínni jafnása kornabyggingu.
Fjölmargar ritrýndar greinar fjalla um áhrif titringsmeðferðar á storknunarferlið í hefðbundnum steypuferlum14,15. Hins vegar leiðir beiting utanaðkomandi sviðs á bráðið efni ekki til þeirrar örbyggingar efnisins sem óskað er eftir. Ef rúmmál vökvafasans er lítið breytist ástandið verulega. Í þessu tilviki hefur utanaðkomandi svið veruleg áhrif á storknunarferlið. Mikil hljóðsvið16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, bogahræring28 og sveiflur29, rafsegulfræðileg áhrif við púlsað plasmaboga30,31 og aðrar aðferðir32 hafa verið skoðuð. Festið við undirlagið með því að nota utanaðkomandi hástyrkleika ómsgjafa (við 20 kHz). Ómskoðunarframkallaða kornhreinsun er rakin til aukinnar undirkælingarsvæðis vegna minnkaðs hitastigshalla og ómskoðunaraukningar til að mynda nýja kristalla með holrúmmyndun.
Í þessari vinnu könnuðum við möguleikann á að breyta kornabyggingu austenítískra ryðfría stála með því að hljóðbylgja bráðna laugina með hljóðbylgjum sem myndast af bráðnunarleysinum sjálfum. Styrkleikastýring leysigeislunarinnar sem fellur á ljósgleypandi miðilinn leiðir til myndunar ómsbylgna sem breyta örbyggingu efnisins. Þessa styrkleikastýringu leysigeislunar er auðvelt að samþætta í núverandi SLM 3D prentara. Tilraunirnar í þessari vinnu voru gerðar á ryðfríu stálplötum þar sem yfirborð þeirra var útsett fyrir styrkleikastýrðri leysigeislun. Þannig er tæknilega séð framkvæmd leysigeislunaryfirborðsmeðferð. Hins vegar, ef slík leysigeislun er framkvæmd á yfirborði hvers lags, við lag-fyrir-lag uppbyggingu, nást áhrif á allt rúmmálið eða á valda hluta rúmmálsins. Með öðrum orðum, ef hlutinn er smíðaður lag fyrir lag, jafngildir leysigeislunaryfirborðsmeðferð hvers lags „leysigeislunarrúmmálsmeðferð“.
Í ómskoðunarmeðferð með horni dreifist ómsorkan úr kyrrstöðuhljóðbylgjunni um allan íhlutinn, en leysigeislunarstyrkurinn er mjög einbeittur nálægt þeim stað þar sem leysigeislunin frásogast. Notkun sónótróða í SLM duftbeðssamrunavél er flókin þar sem efri yfirborð duftbeðsins sem verður fyrir leysigeisluninni ætti að vera kyrrstætt. Að auki er ekkert vélrænt álag á efri yfirborð hlutarins. Þess vegna er hljóðspennan nálægt núlli og agnahraðinn hefur hámarksvídd yfir allt efri yfirborð hlutarins. Hljóðþrýstingurinn inni í öllu bráðnu lauginni má ekki fara yfir 0,1% af hámarksþrýstingnum sem myndast af suðuhausnum, þar sem bylgjulengd ómsbylgna með tíðnina 20 kHz í ryðfríu stáli er \(\sim 0,3~\text {m}\) og dýptin er venjulega minni en \(\sim 0,3~\text {mm}\). Þess vegna geta áhrif ómskoðunar á kavitation verið lítil.
Það skal tekið fram að notkun styrkleikastýrðrar leysigeislunar við beina leysigeislun á málmi er virkt rannsóknarsvið35,36,37,38.
Varmaáhrif leysigeislunar sem fellur á miðilinn eru grundvöllur nánast allra leysigeislatækni fyrir efnisvinnslu 39, 40, svo sem skurðar 41, suðu, herðingar, borunar 42, yfirborðshreinsunar, yfirborðsblöndunar, yfirborðsslípunar 43 o.s.frv. efnisvinnslutækni og samantektir á bráðabirgðaniðurstöðum eru teknar saman í mörgum yfirlitsgreinum og ritgerðum 44, 45, 46.
Það skal tekið fram að öll óstöðug áhrif á miðilinn, þar með talið leysigeislun á gleypið, leiða til örvunar hljóðbylgna í honum með meiri eða minni skilvirkni. Í upphafi var aðaláherslan lögð á leysigeislaörvun bylgna í vökvum og ýmsa varmaörvunarferla hljóðs (varmaþensla, uppgufun, rúmmálsbreyting við fasaskipti, samdráttur o.s.frv.) 47, 48, 49. Fjölmargar ritrýndar greinar 50, 51, 52 veita fræðilegar greiningar á þessu ferli og mögulegum hagnýtum notkunarmöguleikum þess.
Þessi mál voru síðan rædd á ýmsum ráðstefnum og leysigeislaörvun á ómskoðun hefur notkun bæði í iðnaðarframleiðslu leysigeislatækni53 og læknisfræði54. Því má líta svo á að grunnhugmyndin um ferlið þar sem púlsað leysigeisli verkar á gleypið miðil hafi verið staðfest. Ómskoðun með leysigeisla er notuð til að greina galla í sýnum sem framleiddar eru með SLM55,56.
Áhrif leysigeislamyndaðra höggbylgna á efni eru grundvöllur leysigeislahöggblæsingar57,58,59, sem er einnig notuð til yfirborðsmeðhöndlunar á hlutum sem framleiddir eru með viðbótarefnum60. Hins vegar er leysigeislahöggstyrking áhrifaríkast á nanósekúndna leysigeislapúlsum og vélrænt álögðum fleti (t.d. með vökvalagi)59 vegna þess að vélræn álag eykur hámarksþrýsting.
Tilraunir voru gerðar til að kanna möguleg áhrif ýmissa eðlisfræðilegra reita á örbyggingu storknuðra efna. Virknisrit tilraunauppsetningarinnar er sýnt á mynd 1. Notaður var púlsaður Nd:YAG fastfasa leysir sem starfar í frjálsum gangi (púlslengd \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\)). Hver leysigeisli er leiddur í gegnum röð af hlutlausum þéttleikasíum og geislaskiptingarplötukerfi. Eftir því hvaða hlutlausum þéttleikasíum er notað er púlsorkan á skotmarkinu breytileg frá \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) til \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). Leysigeislinn sem endurkastast frá geislaskiptinum er leiddur til ljósdíóðu til samtímis gagnasöfnunar og tveir hitamælar (ljósdíóður með langan svörunartíma sem er lengri en \(1~\text {ms}\)) eru notaðir til að ákvarða innfallið að og endurkastað frá skotmarkinu, og tveir aflmælar (ljósdíóður með stuttum svörunartíma). sinnum (<10~\text {ns}\)) til að ákvarða innfallandi og endurkastað ljósafl. Hitaorkumælar og aflmælar voru kvarðaðir til að gefa gildi í algildum með því að nota hitamæli Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 og díelektrískan spegil festan á sýnishornsstaðnum. Beindu geislanum að skotmarkinu með linsu (endurskinshúðun við \(1,06 \upmu \text {m}\), brennivídd \(160~\text {mm}\)) og geislamiðju á yfirborði skotmarksins 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Skýringarmynd af tilraunauppsetningunni: 1—leysir; 2—leysigeisli; 3—hlutlaus þéttleikasía; 4—samstillt ljósdíóða; 5—geislaskiptir; 6—himna; 7—hitamælir innfallandi geisla; 8—hitamælir endurkastaðs geisla; 9—aflmælir innfallandi geisla; 10—aflmælir endurkastaðs geisla; 11—fókuslinsa; 12—spegill; 13—sýni; 14—breiðband piezoelectric nemar; 15—2D breytir; 16—staðsetningarörstýring; 17—samstillingareining; 18—margrása stafrænt gagnaöflunarkerfi með mismunandi sýnatökutíðni; 19—persónutölva.
Ómskoðunarmeðferð er framkvæmd á eftirfarandi hátt. Leysirinn starfar í frjálsum gangi; þess vegna er lengd leysipúlsins \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), sem samanstendur af mörgum lengdum sem eru um það bil \(1,5~\upmu \text {s} \) hvor. Tímabundin lögun leysipúlsins og litróf hans samanstanda af lágtíðnihjúp og hátíðnimótun, með meðaltíðni upp á um \(0,7~\text {MHz}\), eins og sýnt er á mynd 2. Tíðnihjúpurinn sér um upphitun og síðari bráðnun og uppgufun efnisins, en hátíðniþátturinn sér um ómskoðunartitring vegna ljóshljóðáhrifa. Bylgjuform ómskoðunarpúlsins sem leysirinn myndar er aðallega ákvörðuð af tímalögun leysipúlsstyrkleikans. Það er frá \(7~\text {kHz}\) til \(2~\text {MHz}\) og miðjutíðnin er \(~ 0,7~\text {MHz}\). Hljóðpúlsar vegna ljóshljóðáhrifa voru skráðir með breiðbands piezoelectric nema úr pólývínýliden flúoríðfilmum. Skráða bylgjuformið og litróf þess eru sýnd á mynd 2. Taka skal fram að lögun leysigeislapúlsanna er dæmigerð fyrir frjálshlaupandi leysigeisla.
Tímabundin dreifing styrkleika leysigeisla (a) og hljóðhraða (b) á aftari yfirborði sýnisins, litróf (blár ferill) staks leysigeisla (c) og ómskoðunarpúls (d) voru að meðaltali yfir 300 leysigeislapúlsa (rauður ferill).
Við getum greinilega greint lágtíðni- og hátíðniþætti hljóðmeðferðarinnar sem samsvara lágtíðnihjúp leysigeislans og hátíðnimótuninni, talið í sömu röð. Bylgjulengdir hljóðbylgjanna sem myndast af leysigeislahjúpnum fara yfir \(40~\text {cm}\); því er búist við að helsta áhrif breiðbandshátíðniþátta hljóðmerkisins á örbygginguna.
Eðlisfræðilegu ferlin í SLM eru flókin og eiga sér stað samtímis á mismunandi rúmfræðilegum og tímabundnum kvarða. Þess vegna eru fjölkvarðaaðferðir best hentugar fyrir fræðilega greiningu á SLM. Stærðfræðilíkön ættu í upphafi að vera fjölfræðileg. Þá er hægt að lýsa á áhrifaríkan hátt aflfræði og varmafræði fjölfasa miðils „fast-fljótandi bráðs“ sem hefur samskipti við óvirkt gasandrúmsloft. Einkenni varmaálags efnis í SLM eru sem hér segir.
Upphitunar- og kælingarhraði allt að \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ vegna staðbundinnar leysigeislunar með aflþéttleika allt að \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Bræðslu-storknunarferlið tekur á milli 1 og 10 ms, sem stuðlar að hraðri storknun bræðslusvæðisins við kælingu.
Hröð upphitun á yfirborði sýnisins leiðir til myndunar mikillar hitateygjanlegrar spennu í yfirborðslaginu. Nægilegur hluti (allt að 20%) af duftlaginu gufar upp verulega63, sem leiðir til viðbótarþrýstingsálags á yfirborðið sem svar við leysigeislaeyðingu. Þar af leiðandi skekkir örvaða álagið verulega rúmfræði hlutarins, sérstaklega nálægt undirstöðum og þunnum burðarþáttum. Mikill upphitunarhraði í púlsuðum leysigeislameðferð leiðir til myndunar ómskoðunarbylgna sem berast frá yfirborðinu að undirlaginu. Til að fá nákvæm megindleg gögn um staðbundna spennu- og álagsdreifingu er framkvæmd mesóskopísk hermun á teygjanlegri aflögunarvandamáli sem tengist varma- og massaflutningi.
Stýrijöfnur líkansins innihalda (1) óstöðugar varmaflutningsjöfnur þar sem varmaleiðni er háð fasaástandi (duft, bráðið, fjölkristallað) og hitastigi, (2) sveiflur í teygjanlegri aflögun eftir samfellda eyðingu og hitateygjanlegri útþenslujöfnu. Jaðargildisvandamálið er ákvarðað með tilraunaaðstæðum. Mótað leysigeislaflæði er skilgreint á yfirborði sýnisins. Varmakæling felur í sér leiðandi varmaskipti og uppgufunarflæði. Massaflæði er skilgreint út frá útreikningi á mettuðum gufuþrýstingi uppgufandi efnisins. Teygjanlegt spennu-álags samband er notað þar sem hitateygjanlegt spenna er í réttu hlutfalli við hitamismuninn. Fyrir nafnafl \(300~\text {W}\), tíðni \(10^5~\text {Hz}\), slitrótt stuðull 100 og \(200~\upmu \text {m}\) virks geislaþvermáls.
Mynd 3 sýnir niðurstöður tölulegrar hermunar á bráðnu svæði með því að nota makróskópískt stærðfræðilíkan. Þvermál bræðslusvæðisins er 200~m (radíus 100~m) og dýpt 40~m. Niðurstöður hermunarinnar sýna að yfirborðshitastigið breytist staðbundið með tímanum eftir því sem við á (100~K) vegna mikils millibilsstuðuls púlsmótunarinnar. Upphitunarhraðinn (V_h) og kælingarhraðinn (V_c) er á bilinu 10^7 og 10^6~K/s), talið í sömu röð. Þessi gildi eru í góðu samræmi við fyrri greiningu okkar64. Stærðargráða munur á (V_h) og (V_c) leiðir til hraðrar ofhitnunar yfirborðslagsins, þar sem varmaleiðni til undirlagsins er ófullnægjandi til að fjarlægja hitann. Þess vegna, við t=26~... Yfirborðshitastigið nær allt að 4800 K. Mikil uppgufun efnisins getur valdið því að yfirborð sýnisins verður fyrir miklum þrýstingi og það flagnar af.
Niðurstöður tölulegrar hermunar á bræðslusvæði við glæðingu með einum leysigeislapúlsi á 316L sýnisplötu. Tíminn frá upphafi púlsins þar til bráðna laugin nær hámarksgildi er \(180~\upmu\text {s}\). Jafnvægisferillinn\(T = T_L = 1723~\text {K}\) táknar mörkin milli vökva- og fastfasa. Jafnvægisferlarnir (gulir línur) samsvara flotspennunni sem reiknuð er sem fall af hitastigi í næsta kafla. Þess vegna, í svæðinu milli jafnvægisferlanna tveggja (jafnvægisferlarnir\(T=T_L\) og jafnvægisferlarnir\(\sigma =\sigma _V(T)\)), verður fasti fasinn fyrir miklu vélrænu álagi, sem getur leitt til breytinga á örbyggingu.
Þessi áhrif eru nánar útskýrð á mynd 4a, þar sem þrýstingsstigið í bráðna svæðinu er teiknað sem fall af tíma og fjarlægð frá yfirborðinu. Í fyrsta lagi tengist þrýstingshegðuninni mótun á styrkleika leysigeislans sem lýst er á mynd 2 hér að ofan. Hámarksþrýstingur \text{s}\) upp á um það bil \(10~\text {MPa}\) sást við um það bil \(t=26~\upmu). Í öðru lagi hafa sveiflur í staðbundnum þrýstingi á stjórnpunktinum sömu sveiflueiginleika og tíðnin \(500~\text {kHz}\). Þetta þýðir að ómskoðunarþrýstingsbylgjur myndast við yfirborðið og berast síðan út í undirlagið.
Útreiknuð einkenni aflögunarsvæðisins nálægt bræðslusvæðinu eru sýnd á mynd 4b. Leysigeislaeyðing og hitateygjanleg spenna mynda teygjanlegar aflögunarbylgjur sem breiðast út í undirlagið. Eins og sjá má á myndinni eru tvö stig spennumyndunar. Á fyrsta stigi \(t < 40~\upmu \text {s}\) hækkar Mises-spennan í \(8~\text {MPa}\) með svipaðri mótun og yfirborðsþrýstingurinn. Þessi spenna á sér stað vegna leysigeislaeyðingar og engin hitateygjanleg spenna sást í stjórnunarpunktunum vegna þess að upphaflega hitaáhrifasvæðið var of lítið. Þegar hiti dreifist í undirlagið myndar stjórnunarpunkturinn mikla hitateygjuspennu yfir \(40~\text {MPa}\).
Mótuð spennustig sem fengust hafa veruleg áhrif á tengiflöt fasts efnis og vökva og gætu verið stjórnunarbúnaðurinn sem stjórnar storknunarferlinu. Stærð aflögunarsvæðisins er 2 til 3 sinnum stærri en bræðslusvæðið. Eins og sést á mynd 3 er staðsetning bræðslujafnvægisins og spennustigið sem er jafnt aflögunarspennunni borið saman. Þetta þýðir að púlsuð leysigeislun veldur miklum vélrænum álagi á afmörkuðum svæðum með virku þvermáli á milli 300 og 800 m, allt eftir augnablikstíma.
Þess vegna leiðir flókin mótun púlsaðs leysigeislaglæðingar til ómskoðunaráhrifa. Valferlið á örbyggingu er öðruvísi ef það er borið saman við SLM án ómskoðunarálags. Aflöguð óstöðug svæði leiða til reglubundinna þjöppunar- og teygjuhringrása í föstu formi. Þannig verður myndun nýrra kornamarka og undirkornamarka möguleg. Þess vegna er hægt að breyta örbyggingareiginleikunum viljandi, eins og sýnt er hér að neðan. Niðurstöðurnar sem fengist hafa veita möguleika á að hanna frumgerð af SLM sem er knúin áfram af púlsmótun og er knúin áfram af ómskoðun. Í þessu tilfelli er hægt að útiloka piezoelectric spóluna 26 sem notuð er annars staðar.
(a) Þrýstingur sem fall af tíma, reiknaður í mismunandi fjarlægðum frá yfirborðinu 0, 20 og 40 m eftir samhverfuásnum. (b) Tímaháð Von Mises spenna reiknuð í fastri fylkisformi í fjarlægðum 70, 120 og 170 m frá yfirborði sýnisins.
Tilraunir voru gerðar á plötum úr ryðfríu stáli AISI 321H með stærðina 20 x 20 x 5 mm. Eftir hverja leysigeislapúls hreyfist platan 50 m og mitti leysigeislans á markfletinum er um 100 m. Allt að fimm geislaleiðir eru gerðar eftir sömu braut til að örva endurbræðslu á unna efninu til að fínpússa kornið. Í öllum tilvikum var endurbráðna svæðið hljóðbeitt, allt eftir sveifluþætti leysigeislunarinnar. Þetta leiðir til meira en fimmfaldrar minnkunar á meðalkornaflatarmáli. Mynd 5 sýnir hvernig örbygging leysigeislabrædda svæðisins breytist með fjölda síðari endurbræðslulotna.
Undirmyndir (a, d, g, j) og (b, e, h, k) – örbygging svæða sem brædd voru með leysi, undirmyndir (c, f, i, l) – dreifing flatarmáls litaðra korna. Skygging táknar agnirnar sem notaðar voru til að reikna súluritið. Litir samsvara kornasvæðum (sjá litastikuna efst í súluritinu). Undirmyndir (ac) samsvara ómeðhöndluðu ryðfríu stáli og undirmyndir (df), (gi), (jl) samsvara 1, 3 og 5 endurbræddum svæðum.
Þar sem orka leysigeislans breytist ekki á milli síðari umferða er dýpt bráðna svæðisins sú sama. Þannig „þekur“ síðari rásin þá fyrri að fullu. Hins vegar sýnir súluritið að meðal- og miðgildi kornaflatarmálsins minnkar með auknum fjölda umferða. Þetta gæti bent til þess að leysirinn virki á undirlagið frekar en bráðna svæðið.
Kornhreinsun getur stafað af hraðri kælingu bráðins polls65. Önnur tilraunaöð var framkvæmd þar sem yfirborð ryðfría stálplata (321H og 316L) voru útsett fyrir samfelldri bylgjuleysigeislun í andrúmslofti (mynd 6) og lofttæmi (mynd 7). Meðal leysirafl (300 W og 100 W, talið í sömu röð) og dýpt bráðins polls eru nálægt tilraunaniðurstöðum Nd:YAG leysisins í frjálsum gangi. Hins vegar sást dæmigerð súlulaga uppbygging.
Örbygging leysibrædds svæðis samfelldrar bylgjuleysis (300 W stöðugt afl, 200 mm/s skönnunarhraði, AISI 321H ryðfrítt stál).
(a) Örbygging og (b) rafeindadreifingarmynd af bræðslusvæði leysigeisla í samfelldri bylgjulaser í lofttæmi (stöðugt afl 100 W, skönnunarhraði 200 mm/s, AISI 316L ryðfrítt stál) \ (\sim 2~\text {mbar}\).
Þess vegna er greinilega sýnt fram á að flókin mótun á styrkleika leysigeislans hefur veruleg áhrif á örbyggingu sem myndast. Við teljum að þessi áhrif séu vélræn að eðlisfari og komi fram vegna myndunar ómskoðunartitringa sem berast frá geisluðu yfirborði bráðins djúpt inn í sýnið. Svipaðar niðurstöður fengust í 13, 26, 34, 66, 67 með því að nota ytri piezoelectric transducers og sonotrodes sem veita hástyrk ómskoðun í ýmsum efnum, þar á meðal Ti-6Al-4V álfelgu 26 og ryðfríu stáli 34, sem er afleiðing af. Hugsanlegur verkunarháttur er veltur á sem hér segir. Öflug ómskoðun getur valdið hljóðbólum, eins og sýnt er fram á í hraðri in situ synchrotron röntgenmyndgreiningu. Fall bólanna í bólum myndar síðan höggbylgjur í bráðna efninu, þar sem framþrýstingur nær um 100 ~ MPa 69. Slíkar höggbylgjur geta verið nógu sterkar til að stuðla að myndun kjarna í föstum fasa af mikilvægri stærð í lausu vökva, sem raskar dæmigerðri súlulaga kornbyggingu lag-fyrir-lag aukefnis. framleiðsla.
Hér leggjum við til annan aðferð sem ber ábyrgð á byggingarbreytingum með mikilli hljóðbylgjumeðferð. Efnið er strax eftir storknun við hátt hitastig nálægt bræðslumarki og hefur afar lága sveigjanleika. Öflugar ómsbylgjur geta valdið því að plastflæði breytir kornabyggingu heita efnisins sem nýlega storknaði. Hins vegar eru áreiðanlegar tilraunagögn um hitastigsháð sveigjanleika aðgengileg á \(T\lesssim 1150~\text {K}\) (sjá mynd 8). Þess vegna, til að prófa tilgátuna, framkvæmdum við sameindahreyfifræði (MD) hermir af Fe-Cr-Ni samsetningu svipaða AISI 316 L stáli til að meta sveigjanleikahegðun nálægt bræðslumarki. Til að reikna sveigjanleika notuðum við MD skerspennu slökunartækni sem lýst er í 70, 71, 72, 73. Fyrir útreikninga á milliatóma víxlverkun notuðum við Embedded Atomic Model (EAM) frá 74. MD hermir voru framkvæmdar með LAMMPS kóðum 75,76. Nánari upplýsingar um MD hermunina verða birtar annars staðar. Niðurstöður MD útreikninga á sveigjanleika sem fall af hitastigi eru sýnt á mynd 8 ásamt tiltækum tilraunagögnum og öðru mati77,78,79,80,81,82.
Strekkspenna fyrir AISI 316 austenískt ryðfrítt stál og líkansamsetning á móti hitastigi fyrir MD-hermir. Tilraunamælingar úr heimildum: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. vísa til. (f)82 er empirískt líkan af strekkspennu-hitastigsháðni fyrir spennumælingar í línu við leysigeislaaðstoðaða aukefnisframleiðslu. Niðurstöður stórfelldra MD-hermuna í þessari rannsókn eru táknaðar sem \(\vartriangleleft\) fyrir gallalausan óendanlegan einkristall og \(\vartriangleright\) fyrir endanleg korn að teknu tilliti til meðalkornastærðar samkvæmt Hall-Petch tengingunni. Víddir\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Það má sjá að við \(T>1500~\text {K}\) lækkar sveifluspennan niður fyrir \(40~\text {MPa}\). Hins vegar spá matsgerðum að leysigeislamyndaða ómsveifluvíddin fari yfir \(40~\text {MPa}\) (sjá mynd 4b), sem er nægilegt til að örva plastflæði í heita efninu sem nýlega storknaði.
Örbyggingu myndunar 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenítísks ryðfrís stáls við slípun með mikilli nákvæmni var rannsökuð tilraunakennt með því að nota flókna styrkleikastýrða púlsaðan leysigeisla.
Minnkun kornastærðar í leysibræðslusvæðinu kom í ljós vegna samfelldrar endurbræðslu með leysi eftir 1, 3 eða 5 umganga.
Makróskópísk líkön sýna að áætluð stærð svæðisins þar sem ómskoðunaraflögun gæti haft jákvæð áhrif á storknunarfrontinn er allt að \(1~\text {mm}\).
Smásjárlíkanið af MD sýnir að teygjustyrkur austenítísks ryðfrís stáls úr AISI 316 minnkar verulega niður í 40 MPa nálægt bræðslumarki.
Niðurstöðurnar benda til aðferðar til að stjórna örbyggingu efna með flókinni mótuðum leysigeislavinnslu og gætu þjónað sem grunnur að því að búa til nýjar útfærslur á púlsuðum SLM tækni.
Liu, Y. o.fl. Smásjármyndun og vélrænir eiginleikar TiB2/AlSi10Mg samsettra efna á staðnum með leysisvalsbundinni bræðslu [J]. J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. o.fl. Endurkristöllun kornamörkunartækni við leysigeislavirka bræðslu á 316L ryðfríu stáli [J]. Journal of Alma Mater. 200, 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. Þróun á staðnum á samloku-örbyggingum með aukinni sveigjanleika með leysigeislaupphitun á leysigeislabræddum títanmálmblöndum. science.Rep. 10, 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. o.fl. Aukefnisframleiðsla Ti-6Al-4V hluta með leysigeislamálmútfellingu (LMD): ferli, örbygging og vélrænir eiginleikar. J. Alloys.compound.804, 163–191. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. o.fl. Smásjárlíkön af orkuútfellingu álfelgunnar 718 með leysigeislamálmdufti. Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. o.fl. Rannsókn á brún Bragg-brúnarmyndgreiningu með breytibreytum nifteindarframleiddum sýnum sem meðhöndluð voru með leysigeislaáfallsljósi. science.Rep. 11, 14919. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. o.fl. Örbygging með stigulum og vélrænir eiginleikar Ti-6Al-4V sem framleitt er með rafeindabræðslu. Alma Mater Journal. 97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).