د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. هغه براوزر نسخه چې تاسو یې کاروئ د CSS لپاره محدود ملاتړ لري. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت بند کړئ). په ورته وخت کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایل کولو او جاواسکریپټ څخه ښکاره کړو.
د تولید په پروسه کې د محصولاتو د مایکرو جوړښت کنټرول لپاره د انتخابي لیزر ویلې کولو پر بنسټ یو نوی میکانیزم وړاندیز شوی. دا میکانیزم د پیچلي شدت-ماډول شوي لیزر شعاع له لارې په پړسیدلي حوض کې د لوړ شدت الټراسونیک څپو تولید باندې تکیه کوي. تجربوي مطالعات او عددي سمولیشنونه ښیې چې دا کنټرول میکانیزم تخنیکي پلوه ممکن دی او په مؤثره توګه د عصري انتخابي لیزر ویلې کولو ماشینونو ډیزاین کې مدغم کیدی شي.
د پیچلو شکل لرونکو برخو اضافه کولو تولید (AM) په وروستیو لسیزو کې د پام وړ وده کړې ده. په هرصورت، د اضافه کولو تولید پروسو سره سره، په شمول د انتخابي لیزر خټکي (SLM) 1,2,3، مستقیم لیزر فلزي زیرمه 4,5,6، د الکترون بیم خټکي 7,8 او نور 9,10، برخې ممکن نیمګړتیا ولري. دا په عمده توګه د لوړ حرارتي تدریجي، لوړ یخولو نرخونو، او د خټکي او بیا خټکي موادو کې د تودوخې دورې پیچلتیا سره تړاو لري د ځانګړو ځانګړتیاو له امله دی، کوم چې د اپیټیکسیل غلو وده او د پام وړ پورسیت لامل کیږي 12,13. پایلې ښیې چې، دا اړینه ده چې د تودوخې تدریجي، د یخولو نرخونه، او د الیاژ جوړښت کنټرول کړئ، یا د مختلفو ملکیتونو بهرني ساحو (د بیلګې په توګه، الټراساؤنډ) له لارې اضافي فزیکي شاکونه پلي کړئ ترڅو ښه مساوي غلې جوړښتونه ترلاسه کړئ.
ډیری خپرونې د دودیز کاسټینګ پروسو کې د جامد کولو پروسې باندې د وایبریشن درملنې اغیزې سره اندیښمن دي 14,15. په هرصورت، د بلک خټکي لپاره د بهرني ساحې پلي کول مطلوب مواد مایکرو جوړښت نه تولیدوي. که چیرې د مایع مرحلې حجم کوچنی وي، وضعیت په ډراماتیک ډول بدلیږي. پدې حالت کې، بهرنۍ ساحه د جامد کولو پروسې باندې د پام وړ اغیزه کوي. د شدید اکوسټیک ساحو په جریان کې بریښنایی مقناطیسي اغیزې په پام کې نیول شوي 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27، آرک سټیرینګ 28 او oscillation29، نبض شوي پلازما آرکس30,31 او نور میتودونه32. د بهرني لوړ شدت الټراساؤنډ سرچینې په کارولو سره سبسټریټ سره وصل کړئ (په 20 kHz کې). د الټراساؤنډ هڅول شوي غلې دانې تصفیه د تودوخې کم شوي تدریجي او د کاویټیشن له لارې نوي کرسټالایټونو تولید لپاره د الټراساؤنډ لوړولو له امله د جوړښتي فرعي یخولو زون زیاتوالي ته منسوب کیږي.
په دې کار کې، موږ د آسټنیټیک سټینلیس سټیلونو د غلې جوړښت د بدلولو امکان وڅیړلو چې د خټکي حوض د غږ څپو سره سونیکیټ کوي چې پخپله د خټکي لیزر لخوا رامینځته کیږي. د رڼا جذبونکي میډیم کې د لیزر وړانګو پیښې شدت تعدیل د الټراسونیک څپو تولید پایله لري، کوم چې د موادو مایکرو جوړښت بدلوي. د لیزر وړانګو دا شدت تعدیل په اسانۍ سره په موجوده SLM 3D پرنټرونو کې مدغم کیدی شي. پدې کار کې تجربې د سټینلیس سټیل پلیټونو کې ترسره شوې چې سطحې یې د شدت تعدیل شوي لیزر وړانګو سره مخ شوي. نو، په تخنیکي توګه، د لیزر سطحې درملنه ترسره کیږي. په هرصورت، که چیرې دا ډول لیزر درملنه د هر پرت په سطحه ترسره شي، د پرت په پرت د جوړولو په جریان کې، په ټول حجم یا د حجم په ټاکل شوي برخو باندې اغیزې ترلاسه کیږي. په بل عبارت، که چیرې برخه په پرت په پرت جوړه شي، د هر پرت د لیزر سطحې درملنه د "لیزر حجم درملنې" سره مساوي ده.
پداسې حال کې چې د الټراسونک سینګ پر بنسټ الټراسونک درملنه کې، د ولاړ غږ څپې الټراسونک انرژي په ټوله برخه کې ویشل کیږي، پداسې حال کې چې د لیزر لخوا هڅول شوی الټراسونک شدت د هغه نقطې ته نږدې متمرکز دی چیرې چې لیزر وړانګې جذب کیږي. د SLM پوډر بستر فیوژن ماشین کې د سونوټروډ کارول پیچلي دي ځکه چې د پوډر بستر پورتنۍ سطحه چې د لیزر وړانګو سره مخ کیږي باید ثابت پاتې شي. سربیره پردې، د برخې په پورتنۍ سطحه کې هیڅ میخانیکي فشار شتون نلري. له همدې امله، د اکوسټیک فشار صفر ته نږدې دی او د ذراتو سرعت د برخې په ټوله پورتنۍ سطحه کې اعظمي طول لري. د ټول پړسیدلي حوض دننه د غږ فشار د ویلډینګ سر لخوا رامینځته شوي اعظمي فشار څخه 0.1٪ څخه ډیر نشي کیدی، ځکه چې د سټینلیس سټیل کې د 20 kHz فریکونسۍ سره د الټراسونک څپو طول موج \(\sim 0.3~\text {m}\) دی، او ژوروالی معمولا د \(\sim 0.3~\text {mm}\ څخه کم وي. له همدې امله، د الټراسونک اغیز په کاویټیشن کې کوچنی کیدی شي.
دا باید په پام کې ونیول شي چې د مستقیم لیزر فلزاتو زیرمو کې د شدت-ماډول شوي لیزر وړانګو کارول د څیړنې یوه فعاله ساحه ده 35,36,37,38.
د لیزر وړانګو د پیښې حرارتي اغیزه په میډیم باندې د لیزر د ټولو تخنیکونو 39، 40 لپاره اساس دی چې د موادو پروسس کولو لپاره کارول کیږي، لکه پرې کول 41، ویلډینګ، سختول، برمه کول 42، د سطحې پاکول، د سطحې الیاژ کول، د سطحې پالش کول 43، او داسې نور. د لیزر اختراع د موادو پروسس کولو تخنیکونو کې نوي پرمختګونه هڅولي، او لومړنۍ پایلې په ډیری بیاکتنو او مونوګرافونو کې لنډیز شوي دي 44، 45، 46.
دا باید په پام کې ونیول شي چې په میډیم باندې هر ډول غیر سټیشنري عمل، په شمول د جذب کونکي میډیم باندې د لیز کولو عمل، د صوتي څپو د هڅونې لامل کیږي چې په ډیر یا لږ موثریت سره. په پیل کې، اصلي تمرکز په مایعاتو کې د لیزر څپو هڅونې او د غږ مختلف حرارتي هڅونې میکانیزمونو باندې وو (تودوخه پراختیا، تبخیر، د مرحلې لیږد پرمهال د حجم بدلون، انقباض، او نور) 47، 48، 49. ګڼ شمیر مونوګرافونه 50، 51، 52 د دې پروسې او د هغې د ممکنه عملي غوښتنلیکونو تیوریکي تحلیلونه وړاندې کوي.
دا مسلې وروسته په مختلفو کنفرانسونو کې بحث شوې، او د الټراساؤنډ لیزر هڅونه د لیزر ټیکنالوژۍ 53 او طب 54 دواړو صنعتي غوښتنلیکونو کې غوښتنلیکونه لري. له همدې امله، دا په پام کې نیول کیدی شي چې د هغه پروسې بنسټیز مفهوم چې له مخې یې نبض شوی لیزر رڼا په جذبونکي میډیم باندې عمل کوي رامینځته شوی. د لیزر الټراسونک تفتیش د SLM لخوا جوړ شوي نمونو 55,56 د نیمګړتیا کشف لپاره کارول کیږي.
د لیزر لخوا تولید شوي شاک څپو اغیز په موادو باندې د لیزر شاک پینینګ اساس دی57,58,59، کوم چې د اضافه شوي تولید شوي برخو سطحې درملنې لپاره هم کارول کیږي60. په هرصورت، د لیزر شاک پیاوړتیا د نانو ثانیه لیزر نبضونو او میخانیکي بار شوي سطحو (د مثال په توګه، د مایع طبقې سره)59 کې خورا مؤثره ده ځکه چې میخانیکي بار کول لوړ فشار زیاتوي.
د جامدو موادو په مایکرو جوړښت باندې د مختلفو فزیکي ساحو د احتمالي اغیزو د څیړنې لپاره تجربې ترسره شوې. د تجربوي تنظیم فعال ډیاګرام په شکل 1 کې ښودل شوی. یو نبض شوی Nd:YAG جامد حالت لیزر چې په آزاد چلولو حالت کې کار کوي (د نبض موده \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\ )) کارول شوی و. هر لیزر نبض د غیر جانبدار کثافت فلټرونو لړۍ او د بیم سپلیټر پلیټ سیسټم څخه تیریږي. د غیر جانبدار کثافت فلټرونو ترکیب پورې اړه لري، په هدف کې د نبض انرژي له \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) څخه تر \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) پورې توپیر لري. د بیم سپلیټر څخه منعکس شوی لیزر بیم د یو وخت معلوماتو ترلاسه کولو لپاره فوټوډیوډ ته تغذیه کیږي، او دوه کالوریمیټرونه (فوټوډیوډونه چې د اوږد غبرګون وخت سره د \(1~\text {ms}\) څخه ډیر وي) د پیښې ټاکلو لپاره کارول کیږي او هدف ته منعکس کیږي، او دوه بریښنا میټرونه (د لنډ سره فوټوډیوډونه) د غبرګون وختونه\(<10~\text {ns}\)) ترڅو د پیښې او منعکس شوي نظري ځواک مشخص شي. کالوریمیټرونه او د بریښنا میټرونه د ترموپیل کشف کونکي Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 او د نمونې په ځای کې نصب شوي ډایالټریک عکس په کارولو سره په مطلق واحدونو کې ارزښتونو ورکولو لپاره کیلیبریټ شوي. بیم د لینز په کارولو سره په هدف تمرکز وکړئ (د انعکاس ضد کوټینګ په \(1.06 \upmu \text {m}\)، فوکل اوږدوالی \(160~\text {mm}\)) او د هدف په سطحه د بیم کمر 60– \(100~\upmu\text {m}\).
د تجربوي تنظیم د فعالیت سکیماتیک ډیاګرام: ۱—لیزر؛ ۲—لیزر بیم؛ ۳—غیر جانبدار کثافت فلټر؛ ۴—همغږی شوی فوټوډیوډ؛ ۵—بیم سپلیټر؛ ۶—ډایفراګم؛ ۷—د پیښې بیم کالوریمیټر؛ ۸—د منعکس شوي بیم کالوریمیټر؛ ۹—د پیښې بیم بریښنا میټر؛ ۱۰—د منعکس شوي بیم بریښنا میټر؛ ۱۱—د تمرکز لینز؛ ۱۲—هیره؛ ۱۳—نمونه؛ ۱۴—د براډبنډ پیزو الیکټریک ټرانسډوسر؛ ۱۵—دوه بعدي کنورټر؛ ۱۶—د موقعیت مایکرو کنټرولر؛ ۱۷—د همغږۍ واحد؛ ۱۸—د څو چینل ډیجیټل استملاک سیسټم د مختلفو نمونې اخیستلو نرخونو سره؛ ۱۹—شخصي کمپیوټر.
الټراسونیک درملنه په لاندې ډول ترسره کیږي. لیزر په آزاد چلولو حالت کې کار کوي؛ له همدې امله د لیزر نبض موده \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) ده، کوم چې د نږدې \(1.5~\upmu \text {s } \) هر یو څو مودې لري. د لیزر نبض لنډمهاله بڼه او د هغې سپیکٹرم د ټیټ فریکونسۍ لفافې او د لوړ فریکونسۍ ماډلولیشن څخه جوړ دی، چې اوسط فریکونسۍ یې شاوخوا \(0.7~\text {MHz}\) ده، لکه څنګه چې په شکل 2 کې ښودل شوي.- د فریکونسۍ لفافه د موادو تودوخه او وروسته خټکي او تبخیر چمتو کوي، پداسې حال کې چې د لوړ فریکونسۍ برخه د فوټوکوسټیک اغیزې له امله الټراسونیک وایبریشنونه چمتو کوي. د لیزر لخوا رامینځته شوي الټراسونیک نبض څپې په عمده توګه د لیزر نبض شدت د وخت شکل لخوا ټاکل کیږي. دا د \(7~\text {kHz}\) څخه تر \(2~\text {MHz}\) پورې دی، او مرکزي فریکونسي یې \(~ 0.7~\text {MHz}\) ده. د فوټواکوسټیک اغیزې له امله د اکوسټیک نبضونه د پولی وینیلایډین فلورایډ فلمونو څخه جوړ شوي براډبنډ پیزو الیکټریک ټرانسډوسرونو په کارولو سره ثبت شوي. ثبت شوی څپې بڼه او د هغې سپیکٹرم په شکل 2 کې ښودل شوي. دا باید په یاد ولرئ چې د لیزر نبضونو شکل د آزاد چلولو حالت لیزر ځانګړتیا ده.
د نمونې په شا سطحه کې د لیزر نبض شدت (a) او د غږ سرعت لنډمهاله ویش (b)، د لیزر نبض سپیکٹرا (c) او الټراسونک نبض (d) د یو واحد لیزر نبض (نیلي منحني) لپاره په اوسط ډول له 300 څخه ډیر لیزر نبضونه (سور منحني) وو.
موږ کولی شو په واضح ډول د اکوسټیک درملنې ټیټ فریکونسۍ او لوړ فریکونسۍ اجزا توپیر کړو چې په ترتیب سره د لیزر نبض د ټیټ فریکونسۍ لفافې او لوړ فریکونسۍ ماډلیشن سره مطابقت لري. د لیزر نبض لفافې لخوا رامینځته شوي د اکوسټیک څپو طول موجونه له \(40~\text {cm}\ څخه ډیر دي؛ له همدې امله، د مایکرو جوړښت باندې د اکوسټیک سیګنال د براډبنډ لوړ فریکونسۍ اجزاو اصلي اغیزه تمه کیږي.
په SLM کې فزیکي پروسې پیچلې دي او په مختلفو فضايي او وختي پیمانه کې په ورته وخت کې واقع کیږي. له همدې امله، د SLM د تیوریکي تحلیل لپاره څو پیمانه میتودونه خورا مناسب دي. ریاضيکي ماډلونه باید په پیل کې څو فزیکي وي. د څو مرحلو منځني "جامد مایع ویلې" میخانیک او ترمو فزیک چې د غیر فعال ګاز اتموسفیر سره تعامل کوي بیا په مؤثره توګه تشریح کیدی شي. په SLM کې د موادو تودوخې بارونو ځانګړتیاوې په لاندې ډول دي.
د تودوخې او یخولو کچه تر \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ پورې د ځایی شوي لیزر شعاع له امله چې د بریښنا کثافت یې تر \(10^{13}~\text {W} cm}^2\) پورې وي.
د ویلې کېدو او ټینګېدو دوره د ۱ او \(۱۰~\text {ms}) ترمنځ دوام کوي، کوم چې د یخولو پرمهال د ویلې کېدو زون په چټک ټینګېدو کې مرسته کوي.
د نمونې سطحې چټک تودوخه د سطحې په طبقه کې د لوړ حرارتي فشارونو د رامینځته کیدو لامل کیږي. د پوډر طبقې کافي (تر 20٪ پورې) برخه په کلکه تبخیر کیږي 63، کوم چې د لیزر خلاصولو په ځواب کې په سطحه د اضافي فشار بار پایله لري. په پایله کې، هڅول شوی فشار د برخې جیومیټري په پام وړ ډول تحریفوي، په ځانګړي توګه د ملاتړ او پتلو ساختماني عناصرو ته نږدې. په نبض شوي لیزر انیلینګ کې د تودوخې لوړه کچه د الټراسونیک فشار څپو تولید لامل کیږي چې له سطحې څخه سبسټریټ ته خپریږي. د محلي فشار او فشار ویش په اړه د دقیق کمیتي معلوماتو ترلاسه کولو لپاره، د تودوخې او ډله ایز لیږد سره یوځای شوي لچک لرونکي اختراع ستونزې میسوسکوپیک سمولیشن ترسره کیږي.
د ماډل د حاکمیت مساواتو کې شامل دي (1) د تودوخې د لیږد بې ثباته معادلې چیرې چې د تودوخې چالکتیا د مرحلې حالت (پوډر، ویلې، پولی کریسټالین) او تودوخې پورې اړه لري، (2) د دوامداره خلاصولو او د تودوخې لچک لرونکي توسعې مساوات وروسته د لچک لرونکي تخریب کې بدلونونه. د حد ارزښت ستونزه د تجربوي شرایطو لخوا ټاکل کیږي. د ماډل شوي لیزر فلکس د نمونې په سطحه تعریف شوی. کنویکټیو یخ کول د تودوخې تبادله او بخاري فلکس شامل دي. د ډله ایز فلکس د تبخیر کونکي موادو د سنتر شوي بخار فشار محاسبې پراساس تعریف شوی. د ایلیسټوپلاسټیک فشار او فشار اړیکه کارول کیږي چیرې چې د تودوخې لچک لرونکي فشار د تودوخې توپیر سره متناسب وي. د نومول شوي بریښنا لپاره \(300~\text {W}\)، فریکونسي \(10^5~\text {Hz}\)، وقفه ای کوفیفینټ 100 او \(200~\upmu \text {m}\) د اغیزمن بیم قطر.
شکل ۳ د میکروسکوپي ریاضيکي ماډل په کارولو سره د پړسیدلي زون د عددي سمولیشن پایلې ښیې. د فیوژن زون قطر \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) شعاع) او \(40~\upmu \text {m}\) ژوروالی دی. د سمولیشن پایلې ښیې چې د سطحې تودوخه په محلي ډول د وخت سره د \(100~\text {K}\) په توګه د نبض ماډلیشن د لوړ وقفې فکتور له امله توپیر لري. د تودوخې \(V_h\) او یخولو \(V_c\) نرخونه په ترتیب سره د \(10^7\) او \(10^6~\text {K}/\text {s}\) په ترتیب سره دي. دا ارزښتونه زموږ د پخوانۍ تحلیل سره ښه موافق دي64. د \(V_h\) او \(V_c\) ترمنځ د شدت توپیر ترتیب د سطحې طبقې د ګړندي تودوخې لامل کیږي، چیرې چې سبسټریټ ته د تودوخې لیږد د تودوخې لرې کولو لپاره کافي نه وي. له همدې امله، په \(t=26~\upmu \text {s}\) د سطحې تودوخه تر \(4800~\text {K}\) پورې لوړه شي. د موادو شدید تبخیر کولی شي د نمونې سطحه د ډیر فشار سره مخ کړي او پوټکی یې له مینځه یوسي.
د 316L نمونې پلیټ کې د واحد لیزر نبض انیلینګ د خټکي زون عددي سمولیشن پایلې. د نبض له پیل څخه د پړسیدلي حوض ژوروالي پورې وخت اعظمي ارزښت ته رسیږي \(180~\upmu\text {s}\). ایزوترم\(T = T_L = 1723~\text {K}\) د مایع او جامد مرحلو ترمنځ سرحد استازیتوب کوي. ایزوترم (ژېړ کرښې) د حاصلاتو فشار سره مطابقت لري چې په راتلونکې برخه کې د تودوخې د فعالیت په توګه محاسبه کیږي. له همدې امله، د دوو ایزولینونو (ایسوترم\(T=T_L\) او ایزوترم\(\sigma =\sigma _V(T)\) ترمنځ ډومین کې، جامد مرحله د قوي میخانیکي بارونو سره مخ کیږي، کوم چې ممکن په مایکرو جوړښت کې بدلون راولي.
دا اغیز په شکل 4a کې نور هم تشریح شوی، چیرې چې په ویلې شوي زون کې د فشار کچه د وخت او سطحې څخه د واټن د فعالیت په توګه پلیټ شوې ده. لومړی، د فشار چلند د لیزر نبض شدت د تعدیل سره تړاو لري چې پورته شکل 2 کې تشریح شوی. د شاوخوا \(10~\text {MPa}\) اعظمي فشار \text{s}\) په شاوخوا \(t=26~\upmu کې لیدل شوی. دوهم، د کنټرول نقطه کې د ځایی فشار بدلون د \(500~\text {kHz}\ فریکونسۍ په څیر ورته oscillation ځانګړتیاوې لري. دا پدې مانا ده چې الټراسونک فشار څپې په سطحه تولید کیږي او بیا سبسټریټ ته خپریږي.
د ویلې کېدو زون ته نږدې د خرابوالي زون محاسبه شوي ځانګړتیاوې په شکل 4b کې ښودل شوي. د لیزر خلاصول او د تودوخې لچک فشار لچک لرونکي خرابوالي څپې رامینځته کوي چې سبسټریټ ته خپریږي. لکه څنګه چې له انځور څخه لیدل کیدی شي، د فشار تولید دوه مرحلې شتون لري. د \(t < 40~\upmu \text {s}\ د لومړي پړاو په جریان کې، د مایسز فشار \(8~\text {MPa}\) ته لوړیږي چې د سطحې فشار سره ورته ماډلیشن لري. دا فشار د لیزر خلاصولو له امله رامینځته کیږي، او د کنټرول نقطو کې هیڅ تودوخې لچک فشار نه دی لیدل شوی ځکه چې د تودوخې اغیزمن شوی لومړنی زون ډیر کوچنی و. کله چې تودوخه سبسټریټ ته خپره شي، د کنټرول نقطه د \(40~\text {MPa}\) څخه پورته لوړ تودوخې لچک فشار رامینځته کوي.
ترلاسه شوي تعدیل شوي فشار کچه د جامد مایع انٹرفیس باندې د پام وړ اغیزه لري او ممکن د کنټرول میکانیزم وي چې د جامد کولو لاره اداره کوي. د خرابوالي زون اندازه د ویلې کولو زون په پرتله 2 څخه تر 3 ځله لویه ده. لکه څنګه چې په شکل 3 کې ښودل شوي، د ویلې کولو ایزوترم موقعیت او د فشار کچه د حاصل فشار سره مساوي پرتله کیږي. دا پدې مانا ده چې د نبض شوي لیزر شعاع په سیمه ایزو سیمو کې لوړ میخانیکي بارونه چمتو کوي چې د 300 او \(800~\upmu \text {m}\) ترمنځ مؤثر قطر لري د فوري وخت پورې اړه لري.
له همدې امله، د نبض شوي لیزر انیلینګ پیچلي تعدیل الټراسونیک اغیزې ته لار هواروي. د مایکروسټرکچر انتخاب لاره د الټراسونیک بار کولو پرته د SLM سره پرتله کولو کې توپیر لري. خراب شوي بې ثباته سیمې په جامد مرحله کې د کمپریشن او غځولو دوره ایز دورې ته لار هواروي. پدې توګه، د نوي غلې دانې حدود او فرعي دانې حدود جوړول ممکن کیږي. له همدې امله، د مایکروسټرکچر ملکیتونه په قصدي ډول بدلیدلی شي، لکه څنګه چې لاندې ښودل شوي. ترلاسه شوي پایلې د نبض تعدیل هڅول شوي الټراساؤنډ چلول شوي SLM پروټوټایپ ډیزاین کولو امکان چمتو کوي. پدې حالت کې، د پیزو الیکټریک انډکټر 26 چې په بل ځای کې کارول کیږي خارج کیدی شي.
(a) فشار د وخت د فعالیت په توګه، د 0، 20 او \(40~\upmu \text {m}\) سطحې څخه د توازن محور په اوږدو کې په مختلفو فاصلو کې محاسبه کیږي. (b) د وخت پورې تړلی وان میسز فشار د نمونې سطحې څخه د 70، 120 او \(170~\upmu \text {m}\) فاصلو کې په جامد میټریکس کې محاسبه کیږي.
تجربې د AISI 321H سټینلیس سټیل پلیټونو باندې د ابعادو سره ترسره شوې \(20\times 20\times 5~\text {mm}\). د هر لیزر نبض وروسته، پلیټ \(50~\upmu \text {m}\) حرکت کوي، او د لیزر بیم کمر د هدف په سطحه شاوخوا \(100~\upmu \text {m}\) دی. د غلو د تصفیې لپاره د پروسس شوي موادو د بیا ویلې کولو هڅولو لپاره د ورته لارې په اوږدو کې تر پنځو پورې وروسته بیم پاسونه ترسره کیږي. په ټولو قضیو کې، د لیزر وړانګو د oscillatory برخې پورې اړه لري، د بیا ویلې شوي زون سونیکیټ شوی و. دا د اوسط غلو په ساحه کې له 5 ځله څخه ډیر کمښت پایله لري. شکل 5 ښیې چې څنګه د لیزر ویلې شوي سیمې مایکرو جوړښت د راتلونکو بیا ویلې کولو دورو (پاسونو) شمیر سره بدلیږي.
فرعي پلاټونه (a,d,g,j) او (b,e,h,k) - د لیزر ویلې شوي سیمو مایکرو جوړښت، فرعي پلاټونه (c,f,i,l) - د رنګ شوي دانې د ساحې ویش. سیوري کول هغه ذرات استازیتوب کوي چې د هسټوګرام محاسبه کولو لپاره کارول کیږي. رنګونه د غلو سیمو سره مطابقت لري (د هسټوګرام په سر کې د رنګ بار وګورئ. فرعي پلاټونه (ac) د غیر درملنې شوي سټینلیس سټیل سره مطابقت لري، او فرعي پلاټونه (df)، (gi)، (jl) د 1، 3 او 5 ریمیلټ سره مطابقت لري.
څرنګه چې د لیزر نبض انرژي د راتلونکو پاسونو ترمنځ نه بدلیږي، د ویلې شوي زون ژوروالی ورته دی. په دې توګه، راتلونکی چینل په بشپړ ډول پخوانی چینل "پوښي" کوي. په هرصورت، هسټوګرام ښیي چې د اوسط او منځنۍ غلې ساحه د پاسونو د زیاتوالي سره کمیږي. دا ممکن په ګوته کړي چې لیزر د ویلې کیدو پرځای په سبسټریټ عمل کوي.
د غلو تصفیه ممکن د پړسیدلي حوض 65 د چټک یخولو له امله رامینځته شي. د تجربو یوه بله ټولګه ترسره شوه چې پکې د سټینلیس سټیل پلیټونو (321H او 316L) سطحې په اتموسفیر کې د دوامداره څپې لیزر وړانګو سره مخ شوې (شکل 6) او خلا (شکل 7). د لیزر اوسط ځواک (په ترتیب سره 300 W او 100 W) او د پړسیدلي حوض ژوروالی د Nd:YAG لیزر په آزاد چلولو حالت کې د تجربوي پایلو سره نږدې دي. په هرصورت، یو عادي ستوني جوړښت لیدل شوی.
د دوامداره څپې لیزر د لیزر ویلې شوې سیمې مایکرو جوړښت (۳۰۰ واټ دوامداره بریښنا، ۲۰۰ ملي میتر/سیکنډ سکین سرعت، AISI ۳۲۱H سټینلیس سټیل).
(a) مایکروسټرکچر او (b) د لیزر په واسطه ویلې شوې سیمې د الکترون بیک سکیټر انحراف انځورونه د دوامداره څپې لیزر سره (100 W دوامداره بریښنا، 200 mm/s سکین سرعت، AISI 316L سټینلیس سټیل)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
له همدې امله، دا په څرګنده توګه ښودل شوي چې د لیزر نبض شدت پیچلي تعدیل په پایله کې د مایکرو جوړښت باندې د پام وړ اغیزه لري. موږ باور لرو چې دا اغیزه په طبیعت کې میخانیکي ده او د الټراسونیک وایبریشنونو د تولید له امله رامینځته کیږي چې د منحل شوي شعاع شوي سطحې څخه د نمونې ژور ته خپریږي. ورته پایلې په 13، 26، 34، 66، 67 کې د بهرني پیزو الیکټریک ټرانسډوسرونو او سونوټروډونو په کارولو سره ترلاسه شوې چې په مختلفو موادو کې د لوړ شدت الټراساؤنډ چمتو کوي پشمول د Ti-6Al-4V الیاژ 26 او سټینلیس سټیل 34 پایله. ممکنه میکانیزم په لاندې ډول اټکل شوی. شدید الټراساؤنډ کولی شي د اکوسټیک کاویټیشن لامل شي، لکه څنګه چې د الټرا فاسټ ان سیټو سنکروټرون ایکس رې امیجنگ کې ښودل شوي. د کاویټیشن بلبلونو سقوط په بدل کې په پړسیدلي موادو کې د شاک څپې رامینځته کوي، چې مخکینۍ فشار یې شاوخوا \(100~\text {MPa}\)69 ته رسیږي. دا ډول شاک څپې ممکن دومره قوي وي چې په لوی مایعاتو کې د مهم اندازې جامد مرحلې نیوکلیوي جوړښت ته وده ورکړي، د عادي کالم لرونکي غلې جوړښت ګډوډوي. د طبقه په طبقه د اضافه کولو تولید.
دلته، موږ یو بل میکانیزم وړاندیز کوو چې د شدید سونیکیشن لخوا د ساختماني تعدیل لپاره مسؤل دی. د جامد کیدو سمدلاسه وروسته، مواد د خټکي نقطې ته نږدې په لوړه تودوخه کې وي او د حاصلاتو خورا ټیټ فشار لري. شدید الټراسونک څپې کولی شي د پلاستيک جریان رامینځته کړي چې د ګرم، یوازې جامد شوي موادو د غلو جوړښت بدل کړي. په هرصورت، د حاصلاتو فشار د تودوخې انحصار په اړه د باور وړ تجربوي معلومات په \(T\lesssim 1150~\text {K}\) کې شتون لري (شکل 8 وګورئ). له همدې امله، د دې فرضیې ازموینې لپاره، موږ د خټکي نقطې ته نږدې د حاصلاتو فشار چلند ارزولو لپاره د AISI 316 L فولادو سره ورته د Fe-Cr-Ni جوړښت مالیکولر ډینامیک (MD) سمولیشنونه ترسره کړل. د حاصلاتو فشار محاسبه کولو لپاره، موږ د MD شین فشار آرامۍ تخنیک کارولی چې په 70، 71، 72، 73 کې توضیح شوی. د انټراټومیک تعامل محاسبې لپاره، موږ د 74 څخه ایمبیډډ اتومي ماډل (EAM) کارولی. د MD سمولیشنونه د LAMMPS کوډونو 75,76 په کارولو سره ترسره شوي. د MD سمولیشنونو توضیحات به خپاره شي. په بل ځای کې. د تودوخې د فعالیت په توګه د حاصلاتو فشار د MD محاسبې پایلې په 8 شکل کې د شته تجربوي معلوماتو او نورو ارزونو سره یوځای ښودل شوي دي77,78,79,80,81,82.
د AISI درجې 316 آسټینیټیک سټینلیس سټیل لپاره د حاصلاتو فشار او د MD سمولیشنونو لپاره د تودوخې په پرتله د ماډل جوړښت. د حوالو څخه تجربوي اندازه کول: (a) 77، (b) 78، (c) 79، (d) 80، (e) 81. مراجعه وکړئ.(f)82 د لیزر په مرسته اضافه کولو تولید په جریان کې د ان لاین فشار اندازه کولو لپاره د حاصلاتو فشار-تودوخې انحصار یو تجربوي ماډل دی. پدې څیړنه کې د لوی پیمانه MD سمولیشنونو پایلې د عیب څخه پاک لامحدود واحد کرسټال لپاره \(\vartriangleft\) او د محدود غلو لپاره \(\vartriangleright\) په توګه ښودل شوي چې د هال-پیچ اړیکې ابعادو له لارې د اوسط غلو اندازه په پام کې نیسي\(d = 50~\upmu \text {m}\).
دا لیدل کیدی شي چې په \(T>1500~\text {K}\) کې د حاصلاتو فشار د \(40~\text {MPa}\ څخه ښکته راځي. له بلې خوا، اټکلونه وړاندوینه کوي چې د لیزر لخوا رامینځته شوی الټراسونیک طول البلد د \(40~\text {MPa}\) څخه ډیر دی (شکل 4b وګورئ)، کوم چې په ګرمو موادو کې د پلاستيک جریان هڅولو لپاره کافي دی چې یوازې جامد شوي وي.
د SLM په جریان کې د 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) آسټینیتیک سټینلیس سټیل مایکروسټرکچر جوړښت په تجربوي ډول د پیچلي شدت-ماډول شوي نبض شوي لیزر سرچینې په کارولو سره وڅیړل شو.
د لیزر ویلې کولو په زون کې د غلو د اندازې کمښت د ۱، ۳ یا ۵ پاسونو وروسته د دوامداره لیزر ویلې کولو له امله وموندل شو.
میکروسکوپي ماډلینګ ښیي چې د هغه سیمې اټکل شوی اندازه چیرې چې الټراسونک خرابوالی ممکن د جامد کولو مخ باندې مثبت اغیزه وکړي تر \(1~\text {mm}\) پورې ده.
د مایکروسکوپي MD ماډل ښیي چې د AISI 316 austenitic سټینلیس سټیل د حاصلاتو ځواک د ویلې کیدو نقطې ته نږدې \(40~\text {MPa}\) ته د پام وړ کم شوی دی.
ترلاسه شوي پایلې د پیچلي ماډل شوي لیزر پروسس کولو په کارولو سره د موادو مایکرو جوړښت کنټرول لپاره یوه میتود وړاندیز کوي او کولی شي د نبض شوي SLM تخنیک نوي تعدیلاتو رامینځته کولو لپاره اساس په توګه کار وکړي.
لیو، وای. او نور. د لیزر انتخابي خټکي له لارې د TiB2/AlSi10Mg مرکبونو مایکرو ساختماني ارتقا او میخانیکي ملکیتونه [J].J. Alloys.compound.853، 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
ګاو، ایس. او نور. د 316L سټینلیس سټیل د لیزر انتخابي خټکي د بیا کریسټال کولو غلې دانې سرحد انجینري [J]. د الما میټر ژورنال. 200، 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
چن، ایکس او کیو، سي. د لیزر-پټ شوي ټایټانیوم الیاژونو د لیزر بیا تودوخې له لارې د لوړ شوي انعطاف سره د سینڈوچ مایکرو جوړښتونو په ځای کې پراختیا. ساینس. ریپ. 10، 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
ازارنیا، اې. او نور. د لیزر فلزي زیرمو (LMD) په واسطه د Ti-6Al-4V برخو اضافه تولید: پروسه، مایکرو جوړښت او میخانیکي ملکیتونه.J. Alloys.compound.804، 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
کمارا، سي. او نور. د الیاژ 718 د لیزر فلزي پوډر لارښود شوي انرژي زیرمه کولو مایکروسټرکچرل ماډلینګ. اضافه کړئ.manufacture.25، 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
بوسی، ایم. او نور. د لیزر شاک لخوا درملنه شوي د اضافه تولید شوي نمونو پیرامیټریک نیوټرون براګ ایج امیجنگ مطالعه Peening.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
ټان، ایکس. او نور. د Ti-6Al-4V تدریجي مایکرو جوړښت او میخانیکي ملکیتونه چې د الکترون بیم خټکي لخوا په اضافه توګه جوړ شوي. الما میټر ژورنال.97، 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).