Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorer'де шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдөөсүз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Өндүрүштүк процессте азыктардын микроструктурасын көзөмөлдөө үчүн тандалма лазердик эрүүгө негизделген жаңы механизм сунушталат. Механизм эриген бассейнде комплекстүү интенсивдүүлүк-модуляцияланган лазердик нурлануу жолу менен жогорку интенсивдүү ультра үн толкундарын генерациялоого таянат. Эксперименталдык изилдөөлөр жана сандык симуляциялар бул башкаруу механизмин заманбап тандалып алынган дизайнга техникалык жактан эффективдүү интеграциялоону көрсөтөт. лазердик эритүүчү машиналар.
Татаал формадагы тетиктердин кошумча өндүрүшү (AM) акыркы он жылдыктарда кыйла өстү. Бирок, кошумча өндүрүш процесстеринин ар түрдүүлүгүнө карабастан, анын ичинде селективдүү лазердик эритүү (SLM) 1,2,3, металлдын түздөн-түз лазердик катмары4,5,6, электрон нурунун эриши7,8 жана башкалар 9,10, анын өзгөчөлүгүнө карабастан, анын спецификалык өзгөчөлүгүнө байланыштуу болушу мүмкүн. жогорку жылуулук градиенттер, жогорку муздатуу ылдамдыгы, жана эпитаксиалдык дан өсүшүнө жана олуттуу porosity12,13 алып материалдар11 кайра эритүү жылытуу циклдердин татаалдыгы менен байланышкан эриген бассейн катуу процесси. Натыйжалар көрсөткөндөй, термикалык градиенттерди, муздатуу ылдамдыктарын жана эритмелердин курамын көзөмөлдөө же майда тең дан структураларына жетүү үчүн ар кандай касиеттердин тышкы талаалары (мисалы, УЗИ) аркылуу кошумча физикалык соккуларды колдонуу керек.
Көптөгөн басылмалар кадимки куюу процесстеринде титирөө менен дарылоонун катуулануу процессине тийгизген таасири менен байланышкан14,15.Бирок, жапырт эритмелерге тышкы талааны колдонуу керектүү материалдын микроструктурасын бербейт.Суюк фазанын көлөмү аз болсо, кырдаал кескин өзгөрөт.Мындай учурда, тышкы талаа катуулануу процессинде электр магниттик эффекттер деп эсептелген. талаалар16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, жаа аралаштыруу28 жана термелүү29, импульстуу плазма догалары30,31 жана башка ыкмалар32 .Тышкы жогорку интенсивдүү ультра үн булагын колдонуу менен субстратка тиркеңиз (20 гц ультра үн булагы боюнча). Кавитация аркылуу жаңы кристаллиттерди пайда кылуу үчүн температуранын градиентинин төмөндөшүнөн жана ультра үндү жакшыртуунун эсебинен композициялык муздатуу зонасы көбөйгөн.
Бул иште биз эрүү лазеринин өзү тарабынан пайда болгон үн толкундары менен эриген бассейнди ультрадыбыс менен ультрадыбыс менен аустениттик дат баспас болоттордун бүртүкчөлөрүнүн структурасын өзгөртүү мүмкүнчүлүгүн изилдедик. Жарыкты жутуучу чөйрөгө түшкөн лазердик нурлануунун интенсивдүү модуляциясы ультра үн толкундарынын пайда болушуна алып келет, бул материалдын микроструктурасын өзгөртөт. лазердик нурланууну учурдагы SLM 3D принтерлерине оңой интеграциялоого болот. Бул иштеги эксперименттер дат баспас болоттон жасалган пластиналарда жүргүзүлдү, алардын беттери интенсивдүүлүк менен модуляцияланган лазердик нурланууга дуушар болгон. Ошентип, техникалык жактан лазердик тазалоо жүргүзүлөт. Бирок, эгерде мындай лазердик тазалоо жүргүзүлсө, ар бир катмардын бетине жасалса, же көлөмдүн бүтүндөй катмарын курууда, бөлүкчөлөрдүн катмарына таасир этет. көлөмү жетишилет.Башкача айтканда, бөлүк катмар катмардан курулса, ар бир катмардын лазердик беттик дарылоосу "лазердик көлөмдү дарылоого" барабар.
Ал эми ультраүн мүйүзгө негизделген УЗИ терапиясында, турган үн толкунунун ультраүн энергиясы компонент боюнча бөлүштүрүлөт, ал эми лазер менен шартталган УЗИ интенсивдүүлүгү лазердик нурлануу абсорбцияланган чекитке жакын жерде топтолгон. SLM порошок төшөгүндө бир sonotrode колдонуу татаал, анткени порошоктун үстүнкү радиациясынын үстүнкү катмары калуусу керек. Мындан тышкары, тетиктин үстүнкү бетинде механикалык стресс жок. Демек, акустикалык стресс нөлгө жакын жана бөлүкчөлөрдүн ылдамдыгы бөлүктүн бардык үстүнкү бетинде максималдуу амплитудага ээ. Бүткүл эриген бассейндин ичиндеги үн басымы ширетүүчү баштын максималдуу басымынын 0,1% ашпоого тийиш, анткени ультра үн толкундарынын толкун узундугу kHz болот (2\0 жыштыгы менен болот). 0,3~\текст {м}\) жана Тереңдик адатта \(\sim 0,3~\текст {мм}\) азыраак болот. Ошондуктан, УЗИнин кавитацияга тийгизген таасири аз болушу мүмкүн.
Белгилей кетчү нерсе, металлды түздөн-түз лазердик чөктүрүүдө интенсивдүүлүк-модуляцияланган лазердик нурланууну колдонуу изилдөөнүн активдүү багыты болуп саналат35,36,37,38.
Лазердик нурлануунун чөйрөгө тийгизген жылуулук эффектиси материалды иштетүү үчүн дээрлик бардык лазердик техникалар үчүн негиз болуп саналат 39, 40, мисалы, кесүү41, ширетүү, катуулоо, бургулоо42, бетти тазалоо, беттик эритмелөө, бетти жылтыратуу43 ж.б. монографиялар44,45,46.
Белгилеп кетүүчү нерсе, чөйрөдөгү стационардык эмес кыймылдар, анын ичинде сиңүүчү чөйрөгө лазердик таасир көрсөтүү, андагы акустикалык толкундардын аздыр-көптүр эффективдүүлүгү менен дүүлүктүрүүсүнө алып келет. Башында негизги көңүл суюктуктардагы толкундардын лазердик дүүлүктүрүүсүнө жана үндүн ар кандай жылуулук дүүлүктүрүү механизмдерине (термикалык кеңейүү, буулануу, өтүү фазасы, көлөмү 84, ж. 49. Көптөгөн монографиялар50, 51, 52 бул процесстин теориялык анализин жана анын мүмкүн болгон практикалык колдонулушун камсыз кылат.
Бул маселелер кийинчерээк ар кандай конференцияларда талкууланып, УЗИнин лазердик дүүлүгүүсү лазердик технологиянын53 жана медицинанын54 өнөр жайлык тиркемелеринде да колдонулат.Ошондуктан, импульстук лазер жарыгынын жутуу чөйрөсүнө таасир эте турган процессинин негизги концепциясы түзүлгөн деп эсептесе болот.Лазердик ультра үндүк текшерүү кемчиликти аныктоо үчүн колдонулат.
Лазердик шок толкундарынын материалдарга таасири лазердик шок peening57,58,59 негизи болуп саналат, ал ошондой эле кошумча өндүрүлгөн parts60.However, лазердик соккуну бекемдөө наносекунддук лазердик импульстарды жана механикалык жүктөгөн беттерде эң натыйжалуу (мисалы, суюктуктун катмары менен механикалык жүктөө59 үчүн) колдонулат.
Катуу материалдардын микроструктурасына ар кандай физикалык талаалардын мүмкүн болуучу таасирин иликтөө үчүн эксперименттер өткөрүлдү. Эксперименттик түзүлүштүн функционалдык диаграммасы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Эркин иштөө режиминде иштеген импульстуу Nd:YAG катуу абалдагы лазер (импульстун узактыгы \(\tau _L \sim 150~\upmu\text) колдонулган. нейтралдуу тыгыздык чыпкаларынын сериясы жана нур бөлүүчү пластина системасы. Нейтралдуу тыгыздык чыпкаларынын айкалышына жараша, бутага түшкөн импульстун энергиясы \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) чейин \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) чейин өзгөрөт. бир эле учурда маалыматтарды алуу, ошондой эле эки калориметр (узак жооп берүү убактысы \(1~\текст {ms}\) ашкан фотодиоддор) инцидентти аныктоо үчүн жана бутага түшкөн жана андан чагылдырылган эки энергия өлчөгүч (кыска жооп берүү убакыттары бар фотодиоддор\(<10~\текст {ns}\)) инцидент жана оптикалык кубаттуулуктун абсолюттук маанилерин аныктоо үчүн колдонулат. Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 термопилдик детектору жана үлгү жайгашкан жерге орнотулган диэлектрдик күзгү. Объективди колдонуу менен нурду бутага фокус кылыңыз (\(1,06 \upmu \text {m}\ боюнча антифлектордук каптоо), фокустук узундук \(160~\текст {mm}-am6) жана бутага {mm}-am6) \(100~\upmu\text {m}\).
Эксперименталдык түзүлүштүн функционалдык схемасы: 1—лазер; 2 — лазер нуру; 3— нейтралдуу тыгыздык чыпкасы; 4—синхрондуу фотодиод; 5 — нур бөлгүч; 6 — диафрагма; 7— түшкөн нурдун калориметри; 8 – чагылган нурдун калориметри; 9 – нурлануучу электр энергиясын өлчөгүч; 10 – чагылган нурдун кубаттуулугун өлчөгүч; 11 – фокустоочу линза; 12 – күзгү; 13 – үлгү; 14 – кең тилкелүү пьезоэлектрдик өзгөрткүч; 15 – 2D конвертер; 16 – позициялоочу микроконтроллер; 17 – синхрондоштуруу бирдиги; 18 – ар кандай тандоо ылдамдыгы менен көп каналдуу санариптик алуу системасы; 19 – персоналдык компьютер.
УЗИ дарылоо төмөнкүдөй жүзөгө ашырылат.Лазер эркин чуркоо режиминде иштейт; ошондуктан лазердик импульстун узактыгы \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), ал ар бири болжол менен \(1,5~\upmu \text {s } \) бир нече узактыктан турат. Лазердик импульстун убактылуу формасы жана анын спектри төмөнкү жыштыктан, болжол менен орточо жыштыктагы конверттен жана жогорку жыштыктагы модуляциядан турат. \(0,7~\текст {МГц}\), 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй.- Жыштык конверт материалдын ысытылышын жана андан кийин эрүү жана бууланышын камсыз кылат, ал эми жогорку жыштык компоненти фотоакустикалык эффекттин эсебинен ультра үн титирөөнү камсыз кылат. Лазерден түзүлгөн УЗИ импульстун толкун формасы негизинен лазердин импульстун убакыттын формасы менен аныкталат. Ал \(7~\текст {кГц}\)дан \(2~\текст {МГц}\) чейин, ал эми борбордук жыштыгы \(~ 0,7~\текст {МГц}\). Фотоакустикалык эффектке байланыштуу акустикалык импульстар поливинилиден фториддик кең тилкелүү пьезоэлектрдик өзгөрткүчтөрдүн жардамы менен жазылган жана анын толкун формасында көрсөтүлүшү керек. лазердик импульстардын формасы эркин иштөө режиминдеги лазерге мүнөздүү экендигин белгиледи.
Лазердик импульстун интенсивдүүлүгүнүн (а) жана үлгүнүн арткы бетиндеги үндүн ылдамдыгынын убактылуу бөлүштүрүлүшү (b), лазер импульсунун спектрлери (c) жана ультра үн импульстарынын (d) бир лазер импульсу (көк ийри сызык) үчүн орточо 300дөн ашык лазер импульстары (кызыл ийри сызык).
Биз так лазер импульс төмөн жыштык конверт жана жогорку жыштыктык модуляция тиешелүү акустикалык дарылоонун төмөнкү жыштыктагы жана жогорку жыштыктагы компоненттерин айырмалай алат.Лазердик импульс конверт тарабынан түзүлгөн акустикалык толкундардын толкун узундуктары ашат \(40~}\text {см); ошондуктан микроструктурага акустикалык сигналдын кең тилкелүү жогорку жыштыктагы компоненттеринин негизги таасири күтүлөт.
SLMдеги физикалык процесстер татаал жана бир эле учурда ар кандай мейкиндик жана убакыттык масштабда жүрөт. Ошондуктан, көп масштабдуу методдор СЛМди теориялык талдоо үчүн эң ылайыктуу. Математикалык моделдер адегенде көп физикалык болушу керек. Көп фазалуу чөйрөнүн механикасы жана термофизикасы “катуу-суюктук эритмеси” андан кийин эффективдүү газ менен өз ара аракеттенүүчү атмосферанын эффективдүү мүнөздөмөлөрү болушу мүмкүн. SLMдеги жүктөр төмөнкүдөй.
Жылытуу жана муздатуу ылдамдыгы \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ чейин, кубаттуулук тыгыздыгы \(10^{13}~\text {W} см}^2\) менен локализацияланган лазердик нурлануунун эсебинен.
Эрүү-катуу цикл 1 менен \(10~\текст {ms}\) ортосунда созулат, бул муздатуу учурунда эрүү зонанын тез катып калышына өбөлгө түзөт.
Үлгү бетинин тез ысытылышы беттик катмарда жогорку термоэластикалык стресстердин пайда болушуна алып келет. Порошок катмарынын жетиштүү (20% га чейин) бөлүгү катуу бууланып63, бул лазердик абляцияга жооп катары бетине кошумча басым жүктөмүн алып келет. Демек, индукцияланган штамм олуттуу түрдө жакынкы partstructural жана геометрияны бурмалайт. импульстүү лазердик күйдүрүү ылдамдыгы бетинен субстратка тараган ультраүн штамм толкундарынын пайда болушуна алып келет. Жергиликтүү стресс жана деформациянын бөлүштүрүлүшү боюнча так сандык маалыматтарды алуу үчүн жылуулук жана масса өткөрүмдүүлүккө конъюгацияланган серпилгич деформация проблемасынын мезоскопиялык симуляциясы аткарылат.
Моделдин башкаруучу теңдемелерине (1) жылуулук өткөрүмдүүлүк фазалык абалга (порошок, эритме, поликристаллдык) жана температурага көз каранды болгон туруксуз жылуулук өткөрүмдүүлүк теңдемелерин, (2) үзгүлтүксүз абляциядан кийин серпилгичтүү деформациянын термелүүсүн жана термоэластикалык кеңейүү теңдемесин камтыйт. Чек ара маселеси эксперименталдык аныкталуучу модулдук беттин конфигурацияланган агымы менен аныкталат. муздатуу өткөргүч жылуулук алмашууну жана буулануучу агымды камтыйт. Массалык агым буулануучу материалдын каныккан буу басымын эсептөөнүн негизинде аныкталат. Эластопластикалык стресс-деформациялык байланыш термоэластикалык стресс температуранын айырмасына пропорционалдуу болгон жерде колдонулат. Номиналдуу кубаттуулук үчүн \(300~\text {W}^5), жыштык \\\t {W}^5} , жыштык \\\t 100 жана \(200~\upmu \text {m}\ ) эффективдүү нурдун диаметри.
3-сүрөттө макроскопиялык математикалык моделди колдонуу менен эриген зонаны сандык симуляциялоонун натыйжалары көрсөтүлгөн. Терүү зонанын диаметри \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) радиусу) жана \(40~\upmu \text {m}\) радиусу менен локалдуу температураны көрсөтүп турган жергиликтүү натыйжаларды көрсөтөт. катары \(100~\текст {K}\) импульстун модуляциясынын жогорку үзгүлтүктүү факторуна байланыштуу. Жылытуу \(V_h\) жана муздатуу \(V_c\) ылдамдыгы \(10^7\) жана \(10^6~\текст {K}/\text {s}\), тиешелүүлүгүнө жараша. \(V_h\) жана \(V_c\) беттик катмардын тез ысып кетишине алып келет, мында субстраттагы жылуулук өткөрүмдүүлүк жылуулукту алып салуу үчүн жетишсиз болот. Ошондуктан, \(t=26~\upmu \text {s}\) беттин температурасы \(4800~\текст {K}\) чейин жеткен чокуга жетет. басым жана кабыгынан ажыратуу.
316L үлгү пластинасында бир лазердик импульс эрүү зонасынын сандык симуляциясынын натыйжалары. Импульстун башталышынан эриген бассейндин тереңдигине чейинки максималдуу мааниге жеткен убакыт \(180~\upmu\text {s}\) болуп саналат. изобарлар (сары сызыктар) кийинки бөлүмдө температуранын функциясы катары эсептелген кирешелүүлүктүн стрессине туура келет. Демек, эки изолиндердин ортосундагы доменде (изотермалар \(T=T_L\) жана изобарлар \(\сигма =\сигма _V(T)\)), катуу фаза микроструктуранын күчтүү өзгөрүшүнө алып келиши мүмкүн.
Бул таасир андан ары 4a-сүрөттө түшүндүрүлөт, мында эриген зонада басымдын деңгээли убакыттын жана беттик аралыктын функциясы катары сызылган. Биринчиден, басымдын жүрүм-туруму жогорудагы 2-сүрөттө сүрөттөлгөн лазер импульсунун интенсивдүүлүгүнүн модуляциясы менен байланышкан. Максималдуу басым \text{s}\) болжол менен \(10~\text {MPa}\)=(See2\u000) боюнча байкалган. башкаруу чекитиндеги жергиликтүү басымдын термелүүсү \(500~\текст {kHz}\ жыштыгы сыяктуу термелүү мүнөздөмөсүнө ээ. Бул ультрадыбыстык басым толкундары жер бетинде пайда болуп, андан кийин субстратка тарайт дегенди билдирет.
Эрүү зонасына жакын деформациялык зонанын эсептелген мүнөздөмөлөрү 4b-сүрөттө көрсөтүлгөн. Лазердик абляция жана термоэластикалык стресс субстратка тараган серпилгич деформация толкундарын жаратат. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, стресс генерациясынын эки баскычы бар. Биринчи фазада \(t < 40~}\upmu \text {8ss), чыңалуунун көтөрүлүшү {8s {МПа}\) беттик басымга окшош модуляция менен.Бул стресс лазердик абляциядан улам пайда болот жана баштапкы жылуулук таасир эткен аймак өтө кичинекей болгондуктан башкаруу пункттарында термоэластикалык стресс байкалган жок. Жылуулук субстратка тараганда, башкаруу пункту \(40~\текст {МПа}\) жогору термоэластикалык стрессти жаратат.
Алынган модуляцияланган стресс деңгээли катуу-суюктук интерфейсине олуттуу таасирин тийгизет жана катуулануу жолун жөнгө салуучу башкаруу механизми болушу мүмкүн. Деформациялык зонанын өлчөмү эрүү зонасына караганда 2-3 эсе чоңураак. көз ирмемдик убакытка жараша 300 жана \(800~\upmu \text {m}\) ортосундагы эффективдүү диаметри менен локализацияланган аймактар.
Ошондуктан, импульстүү лазердик күйдүрүү комплекстүү модуляциясы ультраүн эффектине алып келет. Микроструктураны тандоо жолу ультра үнсүз loading.Deformed туруксуз аймактары катуу фазада кысуу жана созулуунун мезгилдүү циклдарына алып келет. төмөндө көрсөтүлгөндөй, атайылап өзгөртүлгөн. Алынган корутундулар импульстун модуляциясы менен шартталган УЗИге негизделген SLM прототипин иштеп чыгуу мүмкүнчүлүгүн берет. Бул учурда, башка жерде колдонулган пьезоэлектрдик индукторду 26 алып салууга болот.
(a) Симметрия огу боюнча 0, 20 жана \(40~\upmu \text {m}\) бетинен ар кандай аралыкта эсептелген убакыттын функциясы катары басым. (b) Убакытка көз каранды Фон Мизес чыңалуусу катуу матрицада үлгүнүн бетинен 70, 120 жана \(170~\upmu\t) аралыкта эсептелген.
Эксперименттер AISI 321H дат баспас болоттон жасалган пластиналарында \(20\ эсе 20\ эсе 5~\текст {мм}\) жасалган. Ар бир лазердик импульстен кийин пластинка кыймылдайт \(50~\upmu \текст {m}\), ал эми максаттуу беттеги лазер нурунун бели болжол менен \(10м\Up) болот. данды тазалоо үчүн кайра иштетилген материалды кайра эритүү үчүн ошол эле жол боюнча кийинки нурлар өткөрүлөт. Бардык учурларда, лазердик нурлануунун термелүү компонентине жараша кайра эриген зонаны ультрадыбыс менен иштеткен. Мунун натыйжасында эгиндин орточо аянты 5 эседен ашык кыскарган. кайра эритүү циклдары (өтөт).
Кошумча сызыктар (a,d,g,j) жана (b,e,h,k) – лазер менен эриген аймактардын микроструктурасы, субплоттар (c,f,i,l) – түстүү бүртүктөрдүн аянтынын бөлүштүрүлүшү. Көлөкөлөө гистограмманы эсептөө үчүн колдонулган бөлүкчөлөрдү билдирет. Түстөр дан аймактарына туура келет (гистограмманын жогору жагындагы түс тилкесин караңыз. Кошумча сызыктар (ac) тазаланбаган дат баспас болотко туура келет, ал эми субплоттор (df), (gi), (jl) 1, 3 жана 5 кайра эритмелерге туура келет.
Лазердик импульс энергиясы кийинки өтүүлөрдүн ортосунда өзгөрбөгөндүктөн, эриген зонанын тереңдиги бирдей. Ошентип, кийинки канал мурунку каналды толугу менен "жабат". Бирок, гистограммада орточо жана медианалык дан аянты passes.This саны көбөйүшү менен азаят деп көрсөтөт.
Данды тазалоо эриген бассейндин тез муздашы менен шартталышы мүмкүн65. Тажрыйбалардын дагы бир топтому жүргүзүлдү, анда дат баспас болоттон жасалган плиталардын беттери (321H жана 316L) атмосферада (6-сүрөт) жана вакуумда (сүрөт. 7) үзгүлтүксүз толкун лазердик нурланууга дуушар болду. эркин жүрүү режиминде Nd:YAG лазеринин эксперименталдык натыйжаларына жакын. Бирок типтүү мамычалык түзүлүш байкалды.
Үзгүлтүксүз толкун лазеринин лазер менен эриген аймагынын микроструктурасы (300 Вт туруктуу кубаттуулук, 200 мм/с сканерлөө ылдамдыгы, AISI 321H дат баспас болот).
(а) Микроструктура жана (б) үзгүлтүксүз толкун лазери (100 Вт туруктуу кубаттуулук, 200 мм/с сканерлөө ылдамдыгы, AISI 316L дат баспас болот) \ (\sim 2~\text {mbar}\) менен вакуумда лазер менен эриген аймактын микроструктурасы жана (б) электрондун артка чачыраган дифракциялык сүрөттөрү.
Ошондуктан, бул ачык-айкын лазер импульс интенсивдүүлүгүнүн комплекстүү модуляция натыйжасында microstructure.We бул таасир механикалык мүнөзгө ээ деп эсептейбиз олуттуу таасирин тийгизет жана sample.Ilarca окшош натыйжалар 13, 26, translect 13, 26, translect 26, translect , translect , translected колдонуу менен алынган терең эритинди нурлануучу бетинен тараган УЗИ титирөөлөрдүн муун улам пайда болот деп көрсөтүлгөн. жана Ti-6Al-4V эритмеси 26 жана дат баспас болоттон жасалган 34 натыйжасы, анын ичинде ар кандай материалдарда жогорку интенсивдүү УЗИ менен камсыз кылуучу sonotrodes. Мүмкүн болгон механизм төмөнкүчө болжолдонот. Интенсивдүү УЗИ акустикалык кавитацияга алып келиши мүмкүн, бул ultrafast in situ синхротрондук рентген нурларынын бурулуп, толкундун көбүктөрүн жаратат. эриген материал, анын алдыңкы басымы болжол менен жетет \(100~\текст {МПа}\)69.Мындай сокку толкундары катмар-кабат кошумча өндүрүшүнүн типтүү мамычалык бүртүкчө түзүлүшүн бузуп, жапырт суюктуктарда критикалык өлчөмдөгү катуу фазалык ядролордун пайда болушуна көмөк көрсөтүү үчүн жетиштүү күчтүү болушу мүмкүн.
Бул жерде биз интенсивдүү sonication аркылуу структуралык өзгөртүү үчүн жооптуу дагы бир механизмди сунуштайбыз. Ошол замат катуулашкандан кийин, материал эрүү чекитине жакын жогорку температурада жана өтө төмөн кирешелүү стресске ээ. Интенсивдүү ультра үн толкундары ысык, жөн эле катууланган материалдын дан түзүмүн өзгөртүү үчүн пластикалык агымга алып келиши мүмкүн. Бирок, температуранын так эмес эксперименталдык маалыматтары бар. 1150~\text {K}\) (8-сүрөттү караңыз).Ошондуктан, бул гипотезаны текшерүү үчүн биз эрүү чекитине жакын кирешелүүлүк стрессинин жүрүм-турумун баалоо үчүн AISI 316 L болотуна окшош Fe-Cr-Ni курамынын молекулярдык динамикасын (MD) симуляциясын жасадык. 71, 72, 73. Атом аралык өз ара аракеттенүүнү эсептөөлөр үчүн, биз 74.MD моделдеринен 75,76 LAMMPS коддору менен аткарылган кыналган атомдук моделди (EAM) колдондук. MD симуляцияларынын чоо-жайы башка жерде жарыяланат. MD эсептөөлөрүнүн натыйжалары кирешелүүлүктүн стресстин башка функциялары менен бирге көрсөтүлөт. баалоо77,78,79,80,81,82.
AISI 316 классындагы аустениттик дат баспас болоттон жасалган кирешелүүлүк стресси жана MD симуляциялары үчүн температурага каршы моделдин курамы. Шилтемелерден алынган эксперименталдык өлчөөлөр: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. карагыла. (f) 82 - бул эмпирикалык стресстен өлчөө үчүн эмпирикалык стресстин өлчөөчүсү. лазердин жардамы менен кошумча өндүрүш учурунда. Бул изилдөөдө масштабдуу MD моделдөөлөрдүн натыйжалары кемчиликсиз чексиз монокристалл үчүн \(\vartriangleleft\) жана \(\vartrianglerright\) Hall-Petch reext =~mu0t(5) аркылуу орточо дан өлчөмүн эске алуу менен белгиленген. {m}\).
Бул \ (T> 1500 ~ \ Text {K} \) кирешелүүлүгү стресс \ (40 ~ \ Text {MPa} \) ылдый түшүп жатканын көрүүгө болот. Башка жагынан алганда, эсептөөлөр лазер менен түзүлгөн УЗИ амплитудасы ашат деп болжолдоо \ (40 ~ \ текст {MPa} \) (карагыла. Сүрөт. 4b жылы катуу агып келген материалдын ысып кеткен.),
SLM учурунда 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) аустениттик дат баспас болоттун микроструктурасынын пайда болушу татаал интенсивдүүлүк-модуляцияланган импульстук лазер булагы аркылуу эксперименталдык түрдө изилденген.
Лазердик эрүү зонасында дан өлчөмүнүн кичирейгени 1, 3 же 5 жолу өткөндөн кийин үзгүлтүксүз лазер кайра эритүүсүнөн улам табылган.
Макроскопиялык моделдөө ультра үн деформациясы катуулануу фронтуна оң таасирин тийгизе турган аймактын болжолдуу өлчөмү \(1~\текст {мм}\) чейин экенин көрсөтүп турат.
Микроскопиялык MD модели AISI 316 аустениттик дат баспас болоттон жасалган кирешелүүлүгү эрүү чекитине жакын \(40~\текст {МПа}\) чейин азайгандыгын көрсөтүп турат.
Алынган натыйжалар комплекстүү модуляцияланган лазердик иштетүүнү колдонуу менен материалдардын микроструктурасын көзөмөлдөө ыкмасын сунуштайт жана импульстук SLM техникасынын жаңы модификацияларын түзүү үчүн негиз боло алат.
Liu, Y. et al. Microstructural эволюция жана лазердик тандап эрүү [J].J тарабынан in situ TiB2 / AlSi10Mg композиттердин механикалык касиеттери. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Гао, S. et al.Recrystallization дан чек инженерия 316L дат баспас болоттон жасалган лазер тандап эрүү [J]. Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Чен, X. & Qiu, C. Лазердик эритилген титан эритмелерин лазердик кайра ысытуу жолу менен жакшыртылган ийкемдүүлүк менен сэндвич микроструктураларын in situ өнүктүрүү.science.Rep. 10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Ti-6Al-4V бөлүктөрүн лазердик металлды чөктүрүү (LMD) менен кошумча өндүрүү: процесс, микроструктура жана механикалык касиеттери.J. Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Microstructural моделдөө лазердик металл порошок багытталган энергетикалык чөкмө 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 of Additively Manufactured samples by Laser Shock Peening.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al.Gradient микроструктурасы жана Ti-6Al-4V кошумча механикалык касиеттери электрондук нур эритүү менен даярдалган.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).