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O se faiga fou e faʻavae i luga o le faʻamalūlūina o le laser filifilia e pulea ai le fausaga laiti o oloa i le faagasologa o gaosiga ua fautuaina. O le faiga e faʻalagolago i le gaosia o galu ultrasonic malolosi i totonu o le vaitaele ua liusuavai e ala i le faʻavevela o le laser faʻatonutonuina malosi. O suʻesuʻega faʻataʻitaʻi ma faʻataʻitaʻiga numera e faʻaalia ai o lenei faiga pulea e mafai ona faʻatino ma e mafai ona tuʻufaʻatasia lelei i le mamanu o masini faʻamalūlūina o le laser filifilia faʻaonaponei.
Ua matuā tuputupu aʻe le gaosiga faʻaopoopo (AM) o vaega e foliga faigata i tausaga talu ai nei. Peitaʻi, e ui i le tele o faiga gaosiga faʻaopoopo, e aofia ai le faʻamalūlūina o le laser filifilia (SLM)1,2,3, faʻaputuga uʻamea laser tuusaʻo4,5,6, faʻamalūlūina o le electron beam7,8 ma isi9,10, atonu e leaga vaega. O le mafuaʻaga autū o lenei mea o uiga faʻapitoa o le faiga faʻamaʻaʻaina o le vaituloto ua liusuavai e fesoʻotaʻi ma le maualuga o le vevela, maualuga le saoasaoa o le malulu, ma le faigata o taamilosaga faʻavevela i mea ua liusuavai ma toe faʻamalūlūina11, lea e oʻo atu ai i le tuputupu aʻe o le fatu epitaxial ma le porosity tele12,13. O faʻaiʻuga e faʻaalia ai, e tatau ona pulea le vevela o le vevela, saoasaoa o le malulu, ma le tuʻufaʻatasiga o le uʻamea, pe faʻaaoga ni teʻi faʻaletino faʻaopoopo e ala i fanua i fafo o meatotino eseese (e pei o le ultrasound) e ausia ai ni fausaga fatu e tutusa lelei.
E tele lomiga e popole i le aafiaga o le togafitiga o le gatete i le faagasologa o le fa'ama'a'aina i faiga masani o le fa'a'aina14,15. Peita'i, o le fa'aogaina o se fanua i fafo i mea e fa'ama'a'aina e le maua ai le fausaga o mea e mana'omia. Afai e la'ititi le voluma o le vaega vai, e matua suia lava le tulaga. I lenei tulaga, e matua a'afia ai e le fanua i fafo le faagasologa o le fa'ama'a'aina. Ua mafaufauina aafiaga eletise i taimi o fanua leo malolosi16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, fa'aosoina o le arc28 ma le oscillation29, pulsed plasma arcs30,31 ma isi metotia32. Fa'apipi'i i le substrate e fa'aaoga ai se puna ultrasound maualuga i fafo (i le 20 kHz). O le fa'aleleia atili o le saito e mafua mai i le ultrasound e mafua mai i le fa'ateleina o le sone malulu o le composition ona o le fa'aitiitia o le gradient o le vevela ma le fa'aleleia atili o le ultrasound e fa'atupu ai ni crystallites fou e ala i le cavitation.
I lenei galuega, na matou suʻesuʻeina le avanoa e suia ai le fausaga o le fatu o uʻamea e le gaoia e ala i le faʻalogoina o le vaituloto ua liusuavai i galu leo ​​na gaosia e le laser ua liusuavai lava ia. O le faʻatonutonuina o le malosi o le faʻasalalauina o le laser i luga o le mea e mitiia ai le malamalama e mafua ai le gaosia o galu ultrasonic, lea e suia ai le microstructure o le meafaitino. O lenei faʻatonutonuina o le malosi o le faʻasalalauina o le laser e mafai ona faigofie ona tuʻufaʻatasia i totonu o masini lolomi SLM 3D o loʻo iai nei. O faʻataʻitaʻiga i lenei galuega na faia i luga o papatusi uʻamea e le gaoia o latou luga na faʻaalia i le faʻasalalauina o le laser ua faʻatonutonuina le malosi. O lea la, faʻapitoa, e faia le togafitiga o le laser. Peitaʻi, afai e faia se togafitiga laser i luga o le luga o vaega taʻitasi, i le taimi o le fausiaina o vaega taʻitasi, e ausia ai aafiaga i luga o le voluma atoa poʻo vaega filifilia o le voluma. I se isi faaupuga, afai o le vaega e fausia vaega taʻitasi, o le togafitiga o le laser o vaega taʻitasi e tutusa ma le "togafitiga o le laser volume".
Ae i le togafitiga ultrasonic e faʻavae i luga o le horn ultrasonic, o le malosiaga ultrasonic o le peau leo ​​tumau e tufatufa atu i le vaega atoa, ae o le malosi ultrasonic e mafua mai i le laser e matua faʻapotopotoina lata ane i le tulaga e mitiia ai le radiation laser. O le faʻaaogaina o se sonotrode i totonu o se masini fusion o le moega pauta SLM e faigata ona o le pito i luga o le moega pauta o loʻo faʻaalia i le radiation laser e tatau ona tumau pea le tumau. E le gata i lea, e leai se faʻalavelave faʻainisinia i luga o le pito i luga o le vaega. O le mea lea, o le faʻalavelave leo e latalata i le zero ma o le saoasaoa o le vaega e iai le maualuga o le amplitude i luga o le pito i luga atoa o le vaega. O le mamafa o le leo i totonu o le vaitaele ua liusuavai atoa e le mafai ona sili atu i le 0.1% o le mamafa maualuga na gaosia e le ulu uelo, aua o le galu o galu ultrasonic ma le tele o le 20 kHz i le uʻamea e le gaoia o le \(\sim 0.3~\text {m}\), ma o le loloto e masani ona itiiti ifo i le \(\sim 0.3~\text {mm}\). O le mea lea, o le aafiaga o le ultrasound i le cavitation atonu e laʻititi.
E tatau ona maitauina o le faʻaaogaina o le faʻavevela o le laser e faʻatonutonuina le malosi i le faʻapipiʻiina saʻo o uʻamea laser o se vaega o suʻesuʻega o loʻo galue malosi ai35,36,37,38.
O le aafiaga vevela o le fa'asalalauina o le laser i luga o le ala o le fa'avae lea mo toetoe lava o metotia uma o le laser 39, 40 mo le fa'agaioiga o meafaitino, e pei o le tipiina41, fa'avevela, fa'ama'a'aina, viliina42, fa'amamāina o luga, fa'afefiloi o luga, fa'apulusaina o luga43, ma isi. O le fa'ato'aga o le laser na fa'aosofia ai atina'e fou i metotia o le fa'agaioiga o meafaitino, ma o taunu'uga muamua ua aoteleina i le tele o iloiloga ma monographs44,45,46.
E tatau ona maitauina o soʻo se gaioiga e le tumau i luga o le ala, e aofia ai le gaioiga faʻalava i luga o le ala e mitiia ai, e mafua ai le faʻaosofia o galu leo ​​i totonu ma le sili atu pe itiiti ifo foi le lelei. I le taimi muamua, o le taulaʻiga autu o le faʻaosofia lea o galu i vai ma auala eseese e faʻaosofia ai le leo i le vevela (faʻalauteleina o le vevela, faʻamamago, suiga o le voluma i le taimi o le suiga o le vaega, faʻaitiitia, ma isi mea faapena) 47, 48, 49. E tele monokalafi50, 51, 52 o loʻo tuʻuina atu ai auʻiliʻiliga faʻateorētika o lenei faiga ma ona faʻaoga faʻatino.
O nei mataupu na talanoaina mulimuli ane i konafesi eseese, ma o le fa'aosofiaina o le ultrasound i le laser e iai ona fa'aoga i fa'aoga fa'apisinisi uma o tekinolosi laser53 ma vaila'au54. O le mea lea, e mafai ona manatu o le manatu autu o le faiga e galue ai le malamalama laser pulsed i luga o se mea e mitiia ai ua fa'atuina. O le siakiina o le laser ultrasonic e fa'aaogaina mo le iloa o mea sese o fa'ata'ita'iga na gaosia e le SLM55,56.
O le aafiaga o galu te'i e mafua mai i le laser i meafaitino o le faavae lea o le laser shock peening57,58,59, lea e fa'aaogaina foi mo le togafitia o luga o vaega na gaosia fa'aopoopo60. Peita'i, o le fa'amalosia o le te'i laser e sili ona aoga i luga o nanosecond laser pulses ma luga e utaina fa'amekanika (e pei o se vaega o le vai)59 aua o le uta fa'amekanika e fa'ateleina ai le mamafa maualuga.
Sa faia ni faʻataʻitaʻiga e suʻesuʻe ai aafiaga eseese o fanua faʻaletino i luga o le microstructure o mea ua faʻamaʻaʻaina. O le ata faʻatino o le faʻatulagaga faʻataʻitaʻi o loʻo faʻaalia i le Ata 1. O se pulsed Nd:YAG solid-state laser o loʻo faʻagaoioia i le free-running mode (pulse duration \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\ )) na faʻaaogaina. O pulse laser taʻitasi e pasia i se faasologa o neutral density filters ma se beam splitter plate system. E faʻalagolago i le tuʻufaʻatasia o neutral density filters, o le malosiaga o le pulse i luga o le sini e eseese mai le \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) i le \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). O le ave laser o loʻo atagia mai le beam splitter e fafagaina i se photodiode mo le mauaina faʻamaumauga faʻatasi, ma e lua calorimeters (photodiodes e umi le taimi tali atu e sili atu i le \(1~\text {ms}\)) e faʻaaogaina e fuafua ai le mea na tupu i ma toe atagia mai le sini, ma lua mita eletise (photodiodes e puʻupuʻu le tali atu taimi\(<10~\text {ns}\)) e fuafua ai le malosiaga opitika e tutupu ma toe atagia mai. O calorimeters ma mita eletise na fa'atulagaina e tu'uina atu ai tau i iunite atoatoa e fa'aaoga ai se masini e iloa ai le vevela o le Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 ma se fa'ata dielectric ua fa'apipi'i i le nofoaga o le fa'ata'ita'iga. Taula'i le ave i luga o le sini e fa'aaoga ai se tioata (Antireflection coating i le \(1.06 \upmu \text {m}\), length focal \(160~\text {mm}\)) ma se fusi o le ave i le fogāeleele sini 60– \(100~\upmu\text {m}\).
O le ata fa'atino o le fa'atulagaga fa'ata'ita'i: 1—leisa; 2—ave leisa; 3—fa'amama mamafa le tutusa; 4—photodiode fa'atasi; 5—fa'avaevae ave; 6—diaphragm; 7—calorimeter o le ave e ulufale mai; 8 – calorimeter o le ave e toe fa'afo'i mai; 9 – mita o le malosiaga o le ave e ulufale mai; 10 – mita o le malosiaga o le ave e toe fa'afo'i mai; 11 – tioata fa'atatau; 12 – fa'ata; 13 – fa'ata'ita'iga; 14 – transducer piezoelectric lautele; 15 – fa'aliliu 2D; 16 – microcontroller fa'atulagaina; 17 – iunite fa'atasi; 18 – faiga fa'atekinolosi numera e tele-ala ma fua fa'atatau eseese o fa'ata'ita'iga; 19 – komepiuta patino.
O le togafitiga i le ultrasonic e faʻatinoina e pei ona taua i lalo. E faʻagaoioia le laser i le faiga e leai se totogi; o le mea lea, o le umi o le laser pulse o le \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), lea e aofia ai le tele o umi e tusa ma le \(1.5~\upmu \text {s } \) taʻitasi. O le foliga faʻavaitaimi o le laser pulse ma lona spectrum e aofia ai se envelope maualalo-frequency ma se modulation maualuga-frequency, faʻatasi ai ma le averesi o le frequency e tusa ma le \(0.7~\text {MHz}\), e pei ona faʻaalia i le Ata 2.- O le envelope frequency e maua ai le faʻavevela ma le faʻamaluluina ma le faʻamamago o le meafaitino, ae o le vaega maualuga-frequency e maua ai le ultrasonic vibrations ona o le aafiaga photoacoustic. O le galu o le ultrasonic pulse e gaosia e le laser e fuafua tele lava i le foliga taimi o le malosi o le laser pulse. E mai le \(7~\text {kHz}\) i le \ (2~\text {MHz}\), ma o le ogatotonu o le televave o le \(~ 0.7~\text {MHz}\). O leo o leo ona o le aafiaga o le photoacoustic na faamaumauina e faaaoga ai le broadband piezoelectric transducers na faia i ata tifaga polyvinylidene fluoride. O le foliga o le galu na faamaumauina ma lona spectrum o loo faaalia i le Ata 2. E tatau ona maitauina o le foliga o leo o leo o le laser e masani lava o se laser e tamoe saoloto.
O le tufatufaina atu o le malosi o le laser pulse (a) ma le saoasaoa o le leo i le pito i tua o le faʻataʻitaʻiga (b), spectra o le laser pulse (c) ma le ultrasonic pulse (d) e averesi i luga o le 300 laser pulses (lanu mumu) mo le tasi le laser pulse (lanu moana).
E mafai ona tatou iloa lelei vaega o le leo maualalo ma le leo maualuga o le togafitiga leo e fetaui ma le leo maualalo o le leo laser ma le leo maualuga. O galu o galu leo ​​na gaosia e le leo laser e sili atu i le \(40~\text {cm}\); o le mea lea, o le aafiaga autu o vaega o le leo maualuga lautele o le faailo leo i luga o le fausaga laiti e faamoemoeina.
E faigata faiga faaletino i le SLM ma e tutupu faatasi i fua eseese o le avanoa ma le taimi. O le mea lea, o metotia e tele-fua e sili ona fetaui mo le auiliiliga fa'ateorē o le SLM. E tatau ona muamua tele-fa'aletino fa'ata'ita'iga fa'amatematika. O le fa'ainisinia ma le thermophysics o se "solid-liquid melt" e tele-vaega e fegalegaleai ma se siosiomaga kesi inert e mafai ona fa'amatalaina lelei. O uiga o avega vevela o meafaitino i le SLM e fa'apea:
O le saoasaoa o le fa'avevela ma le fa'amālūlūina e o'o atu i le \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ ona o le fa'avevela o le laser i le lotoifale fa'atasi ai ma le mafiafia o le malosiaga e o'o atu i le \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
O le ta'amilosaga o le liusuavai-fa'ama'a'a e umi i le va o le 1 ma le \(10~\text {ms}\), lea e fesoasoani i le vave fa'ama'a'a o le sone liusuavai i le taimi e fa'amālūlūina ai.
O le vave fa'avevela o le fogāeleele fa'ata'ita'i e mafua ai ona fa'atupuina ni fa'alavelave fa'avevela maualuga i le vaega o le fogāeleele. O le lava (e o'o atu i le 20%) o le vaega o le pauta e matuā fa'amamago63, lea e mafua ai ona fa'aopoopoina se avega mamafa i luga o le fogāeleele e tali atu ai i le laser ablation. O le i'uga, o le fa'alavelave fa'aosofia e fa'aleagaina ai le geometry o le vaega, aemaise lava i tafatafa o lagolago ma elemene manifinifi o le fausaga. O le maualuga o le fua fa'avevela i le pulsed laser annealing e mafua ai ona gaosia ni galu fa'aoso ultrasonic e sosolo mai le fogāeleele i le substrate. Ina ia maua ni fa'amatalaga sa'o e uiga i le fa'alavelave fa'alotoifale ma le tufatufaina atu o fa'alavelave, e faia ai se fa'ata'ita'iga mesoscopic o le fa'afitauli o le fa'aleagaina o le elastic e feso'ota'i ma le vevela ma le fesiitaiga o le tele.
O fua fa'atatau o le fa'ata'ita'iga e aofia ai (1) fua fa'atatau o le fesiitaiga o le vevela e le mautu lea e fa'alagolago ai le fa'atinoina o le vevela i le tulaga o le vaega (pa'u, liusuavai, polycrystalline) ma le vevela, (2) suiga i le fa'aleagaina o le elastic pe a uma le fa'asolosolo o le fa'ama'alili ma le fua fa'atatau o le fa'alauteleina o le thermoelastic. O le fa'afitauli o le taua o le tuaoi e fuafuaina e tulaga fa'ata'ita'i. O le flux laser modulated e fa'amatalaina i luga o le fogā'ele'ele o le fa'ata'ita'iga. O le fa'amālūlūina o le convective e aofia ai le fesuia'iga o le vevela fa'atino ma le flux evaporative. O le flux tele e fa'amatalaina e fa'atatau i le fuafuaina o le mamafa o le ausa saturated o le mea evaporating. O le sootaga o le elastoplastic stress-strain e fa'aaogaina pe a tutusa le mamafa o le thermoelastic ma le eseesega o le vevela. Mo le malosiaga fa'apitoa \(300~\text {W}\), frequency \(10^5~\text {Hz}\), intermittent coefficient 100 ma le \(200~\upmu \text {m}\) o le lautele o le ave aoga.
O loʻo faʻaalia i le Ata 3 taunuuga o le faʻataʻitaʻiga faʻafuainumera o le sone ua liusuavai e faʻaaoga ai se faʻataʻitaʻiga faʻamatematika macroscopic. O le lautele o le sone fusion e \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) radius) ma le \(40~\upmu \text {m}\) loloto. O taunuuga o le faʻataʻitaʻiga e faʻaalia ai o le vevela o le fogaeleele e fesuisuiaʻi i le lotoifale i le taimi e pei o le \(100~\text {K}\) ona o le maualuga o le intermittent factor o le pulse modulation. O le vevela \(V_h\) ma le malulu \(V_c\) fua faatatau e tusa ma le \(10^7\) ma le \(10^6~\text {K}/\text {s}\), i le faasologa. O nei tau e ogatasi lelei ma la matou suʻesuʻega muamua64. O se eseesega tele i le va o le \(V_h\) ma le \(V_c\) e mafua ai le vave ona vevela o le vaega o luga, lea e le lava ai le faʻavevela i le substrate e aveese ai le vevela. O le mea lea, i le \(t=26~\upmu \text {s}\) e oo atu le vevela o le fogaeleele i le maualuga e oo atu i le \(4800~\text {K}\). O le malosi o le fa'amamago o le meafaitino e mafai ona mafua ai ona mamafa tele le fogaeleele o le fa'ata'ita'iga ma sae ese.
O fa'ai'uga o le fa'ata'ita'iga numera o le sone fa'amalūlūina o le fa'asusuina o le laser e tasi i luga o le ipu fa'ata'ita'i 316L. O le taimi mai le amataga o le fa'amalūlūina i le loloto o le vaita'ele ua fa'amalūlūina e o'o atu i le tau maualuga o le \(180~\upmu\text {s}\). O le isotherm\(T = T_L = 1723~\text {K}\) o lo'o fa'atusalia ai le tuaoi i le va o vaega vai ma vaega mautu. O isobars (laina samasama) e fetaui ma le mamafa o le fua ua fuafuaina e fai ma galuega tauave o le vevela i le vaega o lo'o lumana'i. O le mea lea, i le vaega i le va o isolines e lua (isotherms\(T=T_L\) ma isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)), o le vaega mautu e feagai ma avega malolosi fa'amasini, lea e ono o'o atu ai i suiga i le microstructure.
O lenei aafiaga o loʻo faʻamatalaina atili i le Ata 4a, lea o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le mamafa i le sone ua liusuavai e fai ma galuega tauave o le taimi ma le mamao mai le fogāeleele. Muamua, o le amioga o le mamafa e fesoʻotaʻi ma le fesuiaʻiga o le malosi o le laser pulse o loʻo faʻamatalaina i le Ata 2 i luga. O le mamafa maualuga \text{s}\) e tusa ma le \(10~\text {MPa}\) na matauina i le tusa ma le \(t=26~\upmu). Lua, o le suiga o le mamafa i le lotoifale i le nofoaga pulea e tutusa lava uiga oscillation e pei o le tele o le \(500~\text {kHz}\). O lona uiga o galu o le mamafa o le ultrasonic e gaosia i luga ona sosolo lea i totonu o le substrate.
O uiga ua fuafuaina o le sone o le deformation e lata ane i le melting zone o loʻo faʻaalia i le Ata 4b. O le laser ablation ma le thermoelastic stress e faʻatupuina ai galu elastic deformation e sosolo atu i totonu o le substrate. E pei ona mafai ona vaʻaia mai le ata, e lua vaega o le faʻatupuina o le stress. I le taimi muamua o le \(t < 40~\upmu \text {s}\), e siʻitia le Mises stress i le \(8~\text {MPa}\) faʻatasi ai ma se modulation e tutusa ma le mamafa o le fogaeleele. E tupu lenei faʻalavelave ona o le laser ablation, ma e leai se thermoelastic stress na vaʻaia i totonu o control points aua o le sone muamua na aʻafia i le vevela e laʻititi tele. A faʻasalalauina le vevela i totonu o le substrate, e faʻatupuina e le control point le maualuga o le thermoelastic stress i luga aʻe o le \(40~\text {MPa}\).
O le maualuga o le atuatuvale ua fa'atonutonuina ua maua e iai sona aafiaga tele i le va o le solid-liquid ma atonu o le auala e pulea ai le auala o le solidification. O le tele o le deformation zone e 2 i le 3 taimi e sili atu nai lo le melting zone. E pei ona fa'aalia i le Ata 3, o le nofoaga o le melting isotherm ma le maualuga o le atuatuvale e tutusa ma le yield stress ua fa'atusatusaina. O lona uiga o le pulsed laser irradiation e maua ai avega fa'amekanika maualuluga i nofoaga fa'apitonu'u ma se lautele aoga i le va o le 300 ma le \(800~\upmu \text {m}\) e fa'atatau i le taimi vave.
O le mea lea, o le fa'atonutonuina lavelave o le fa'aosoina o le laser e mafua ai le aafiaga o le ultrasonic. E ese le auala e filifili ai le microstructure pe a fa'atusatusa i le SLM e aunoa ma le utaina o le ultrasonic. O vaega e le mautu ua fa'aleagaina e mafua ai ona ta'amilosaga fa'asolosolo o le fa'apipi'iina ma le fa'aloaloa i le vaega mautu. O lea la, e mafai ai ona fa'atulagaina ni tuaoi fou o le fatu ma tuaoi o le subgrain. O le mea lea, e mafai ona suia ma le fa'amoemoe meatotino microstructural, e pei ona fa'aalia i lalo. O fa'ai'uga ua maua e maua ai le avanoa e mamanuina ai se fa'ata'ita'iga SLM e fa'aosofia e le ultrasound e fa'aosofia e le pulse modulation. I lenei tulaga, e mafai ona tu'uesea le piezoelectric inductor 26 e fa'aaogaina i isi mea.
(a) O le mamafa e fai ma galuega tauave o le taimi, ua fuafuaina i mamao eseese mai le fogāeleele 0, 20 ma le \(40~\upmu \text {m}\) i luga o le axis of symmetry.(b) O le mamafa o Von Mises e faʻalagolago i le taimi ua fuafuaina i totonu o se matrix mautu i mamao 70, 120 ma le \(170~\upmu \text {m}\) mai le fogāeleele faʻataʻitaʻi.
Sa faia fa'ata'ita'iga i luga o papatusi u'amea e le gaoia o le AISI 321H ma fua \(20\times 20\times 5~\text {mm}\). A mae'a fa'a'aisa laser ta'itasi, e gaoioi le papatusi \(50~\upmu \text {m}\), ma o le fusi o le ave o le laser i luga o le fogaeleele o lo'o fa'atatau i ai e tusa ma le \(100~\upmu \text {m}\). E o'o atu i le lima fa'asologa o ave e faia i luga o le ala lava e tasi e fa'aosofia ai le toe fa'a'aisa o mea ua fa'agasolo mo le fa'aleleia atili o saito. I tulaga uma, o le sone ua toe fa'a'aisa na sonicated, e fa'atatau i le vaega oscillatory o le fa'asalalauga laser. O lenei mea e mafua ai le fa'aitiitia o le sili atu ma le 5-fold i le averesi o le lautele o saito. O lo'o fa'aalia i le Ata 5 le auala e suia ai le microstructure o le vaega ua fa'a'aisa e le laser fa'atasi ai ma le aofa'i o ta'amilosaga toe fa'a'aisa (fa'asologa).
O vaega laiti (a,d,g,j) ma le (b,e,h,k) – fausaga laiti o vaega ua liusuavai i le laser, o vaega laiti (c,f,i,l) – tufatufaina o vaega o fatu lanu. O le valivali e faʻatusalia ai vaega e faʻaaogaina e faʻatatau ai le histogram. O lanu e fetaui ma vaega o fatu (vaʻai le pa lanu i le pito i luga o le histogram. O vaega laiti (ac) e fetaui ma uʻamea e leʻi togafitia, ma o vaega laiti (df), (gi), (jl) e fetaui ma le 1, 3 ma le 5 ua liusuavai.
Talu ai e le suia le malosi o le laser pulse i le va o isi auala e sosoo ai, e tutusa lava le loloto o le sone ua liusuavai. O le mea lea, o le auala e sosoo ai e "ufiufi" atoa ai le auala muamua. Peita'i, o lo'o fa'aalia i le histogram o lo'o fa'aitiitia le averesi ma le ogatotonu o le eria o fatu i le fa'ateleina o le aofa'i o auala e ui ai. Atonu e fa'ailoa mai ai o lo'o galue le laser i luga o le substrate nai lo le ua liusuavai.
Atonu e mafua le fa'aleleia atili o fatu i le vave o le malulu o le vaita'ele ua liusuavai65. Na faia se isi seti o fa'ata'ita'iga lea na fa'aalia ai luga o papatusi u'amea e le gaoia (321H ma le 316L) i le fa'asalalauina o galu laser faifai pea i le ea (Ata 6) ma le vacuum (Ata 7). O le averesi o le malosiaga o le laser (300 W ma le 100 W, i le faasologa lava lea) ma le loloto o le vaita'ele ua liusuavai e latalata i taunu'uga o fa'ata'ita'iga o le Nd:YAG laser i le faiga e leai se totogi. Peita'i, na matauina se fausaga masani o le koluma.
O le fausaga la'ititi o le vaega ua fa'amalūlūina e le laser o se laser peau faifai pea (malosiaga tumau 300 W, saoasaoa o le su'esu'ega 200 mm/s, u'amea e le gaoia AISI 321H).
(a) Fausaga laiti ma le (b) ata o le electron backscatter diffraction o le vaega ua liusuavai e le laser i totonu o le vacuum ma se laser peau faifai pea (100 W malosiaga faifai pea, 200 mm/s saoasaoa o le scan, u'amea e le gaoia AISI 316L)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
O le mea lea, ua manino lava le faʻaalia o le faʻatonutonuina faigata o le malosi o le laser pulse e iai sona aafiaga taua i le microstructure e mafua mai ai. Matou te talitonu o lenei aafiaga e faʻainisinia i le natura ma e tupu ona o le gaosia o vibrations ultrasonic e faʻasalalauina mai le luga o le faʻavevela o le melt loloto i totonu o le faʻataʻitaʻiga. O taunuuga tutusa na maua i le 13, 26, 34, 66, 67 e faʻaaoga ai transducers piezoelectric fafo ma sonotrodes e maua ai le ultrasound maualuga i mea eseese e aofia ai le Ti-6Al-4V alloy 26 ma le stainless steel 34 le taunuuga o. O le faiga e ono mafai ona faia e pei ona taua i lalo. O le ultrasound malosi e mafai ona mafua ai le cavitation acoustic, e pei ona faʻaalia i le ultrafast in situ synchrotron X-ray imaging. O le pa'ū o le cavitation bubbles e mafua ai galu teʻi i le mea ua melted, o lona mamafa i luma e oʻo atu i le \(100~\text {MPa}\)69. O ia galu teʻi atonu e lava le malosi e faʻalauiloa ai le fausiaina o nuclei solid-phase taua i vai tetele, faʻalavelaveina le fausaga masani o le columnar grain o gaosiga fa'aopoopo i vaega ta'itasi.
O iinei, matou te fautuaina atu se isi auala e nafa ma le suiga o le fausaga e ala i le sonication malosi. I le taimi lava e maeʻa ai ona faʻamautu, o le mea o loʻo i ai i se vevela maualuga e lata ane i le tulaga e faʻamalūlūina ai ma e matua maualalo lava le mamafa o le gauaʻi. O galu ultrasonic malolosi e mafai ona mafua ai ona suia e le tafe palasitika le fausaga o le fatu o le mea vevela, ua naʻo le faʻamalūlūina. Peitaʻi, o faʻamaumauga faʻataʻitaʻi faʻatuatuaina i luga o le faʻalagolago i le vevela o le mamafa o le gauaʻi e maua i le \(T\lesssim 1150~\text {K}\) (tagai Ata 8). O le mea lea, e faʻataʻitaʻi ai lenei manatu, na matou faia ai ni faʻataʻitaʻiga molecular dynamics (MD) o se tuʻufaʻatasiga Fe-Cr-Ni e tutusa ma le AISI 316 L steel ina ia iloilo ai le amioga o le mamafa o le gauaʻi e lata ane i le tulaga e faʻamalūlūina ai. Mo le fuafuaina o le mamafa o le gauaʻi, na matou faʻaaogaina le metotia faʻamalieina o le MD shear stress o loʻo faʻamatalaina auiliili i le 70, 71, 72, 73. Mo faʻatusatusaga o fegalegaleaiga faʻatasi, na matou faʻaaogaina le Embedded Atomic Model (EAM) mai le 74. Na faia faʻataʻitaʻiga MD e faʻaaoga ai tulafono LAMMPS 75,76. O faʻamatalaga o faʻataʻitaʻiga MD o le a lolomiina i se isi mea. O le MD O taunuuga o le fuafuaina o le mamafa o le fua e avea o se galuega tauave o le vevela o loʻo faʻaalia i le Ata 8 faʻatasi ai ma faʻamaumauga faʻataʻitaʻi o loʻo maua ma isi iloiloga77,78,79,80,81,82.
O le mamafa o le fua mo le u'amea e le gaoia o le austenitic AISI grade 316 ma le fa'atulagaga fa'ata'ita'i e fa'atusatusa i le vevela mo fa'ata'ita'iga MD. Fua fa'ata'ita'i mai fa'amatalaga: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Tagai i le. (f)82 o se fa'ata'ita'iga fa'apitoa o le fa'alagolago i le mamafa o le fua-vevela mo le fuaina o le mamafa i totonu o le laina i le taimi o le gaosiga fa'aopoopo fesoasoani laser. O taunu'uga o fa'ata'ita'iga MD tetele i lenei su'esu'ega ua fa'ailoa mai o le \(\vartriangleleft\) mo se tioata e tasi e leai se fa'aletonu ma le \(\vartriangleright\) mo fatu e gata mai i le amana'iaina o le averesi o le tele o fatu e ala i le Hall-Petch relation Dimensions\(d = 50~\upmu \text {m}\).
E mafai ona iloa atu i le \(T>1500~\text {K}\) e pa'ū ifo le mamafa o le gaioi i lalo ifo o le \(40~\text {MPa}\). I le isi itu, o fua fa'atatau e valoia ai o le malosi o le ultrasonic e gaosia e le laser e sili atu i le \(40~\text {MPa}\) (tagai Ata 4b), lea e lava lea e fa'aosofia ai le tafe o le palasitika i le mea vevela ua fa'ato'a fa'ama'a'a.
O le fausiaina o le microstructure o le uʻamea e le gaoia o le 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) i le taimi o le SLM sa suʻesuʻeina faʻataʻitaʻiga e faʻaaoga ai se punaoa laser pulsed-modulated complex intensity.
Na maua le faʻaitiitia o le tele o fatu i le sone melting laser ona o le faʻaauau pea o le toe melting laser pe a uma le 1, 3 poʻo le 5 taimi.
O le faʻataʻitaʻiga makroskopika e faʻaalia ai o le tele faʻatatau o le vaega lea e ono aʻafia ai e le faʻaleagaina o le ultrasonic le pito i luma o le faʻamaʻaʻaina e oʻo atu i le \(1~\text {mm}\).
O le faʻataʻitaʻiga microscopic MD e faʻaalia ai o le malosi o le yield uʻamea austenitic AISI 316 ua matua faʻaitiitia lava i le \(40~\text {MPa}\) e lata i le melting point.
O taunuuga na maua ua fautua mai ai se metotia mo le puleaina o le microstructure o meafaitino e faʻaaogaina ai le faʻagasologa lavelave o le laser ma e mafai ona avea o se faʻavae mo le fatuina o ni suiga fou o le metotia pulsed SLM.
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