Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero xaddidan oo CSS ah. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho biraawsar la cusbooneysiiyay (ama aad damiso qaabka is-waafajinta ee Internet Explorer). Dhanka kale, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, waxaan soo bandhigi doonnaa bogga iyada oo aan la isticmaalin qaabeyn iyo JavaScript.
Farsamo cusub oo ku salaysan dhalaalka laysarka xulashada ah si loo xakameeyo qaab-dhismeedka yar ee alaabada habka wax soo saarka ayaa la soo jeediyay. Farsamadu waxay ku tiirsan tahay soo saarista hirarka ultrasonic-ka ee xoogga badan ee barkadda dhalaalaysa iyadoo la adeegsanayo shucaaca laysarka ee xoogga badan ee isku dhafan. Daraasadaha tijaabada ah iyo jilitaanka tirooyinka ayaa muujinaya in farsamadan xakamaynta ay farsamo ahaan suurtogal tahay oo si wax ku ool ah loogu dari karo naqshadeynta mashiinnada dhalaalinta laysarka ee casriga ah ee xulashada leh.
Wax soo saarka dheeraadka ah (AM) ee qaybaha qaabaysan ee isku dhafan ayaa si weyn u koray tobanaankii sano ee la soo dhaafay. Si kastaba ha ahaatee, inkastoo noocyada kala duwan ee hababka wax soo saarka ee lagu daro, oo ay ku jiraan dhalaalka laser-ka ee la xushay (SLM)1,2,3, dhigista birta laser-ka tooska ah4,5,6, dhalaalka shucaaca elektarooniga7,8 iyo kuwa kale9,10, Qaybaha waxaa laga yaabaa inay cilladaysan yihiin. Tani waxay inta badan sabab u tahay sifooyinka gaarka ah ee habka adkaynta barkadda dhalaalaysa ee la xidhiidha heerarka kulaylka sare, heerarka qaboojinta sare, iyo kakanaanta wareegyada kululaynta ee walxaha dhalaalinta iyo dib-u-dhalashada11, taas oo horseedaysa koritaanka hadhuudhka epitaxial iyo daloolo muhiim ah12,13. Natiijooyinka waxay muujinayaan in , ay lagama maarmaan tahay in la xakameeyo heerarka kulaylka, heerarka qaboojinta, iyo halabuurka daawaha, ama lagu dabaqo shoog jireed oo dheeraad ah iyada oo loo marayo goobaha dibadda ee sifooyinka kala duwan (tusaale ahaan, ultrasound) si loo gaaro qaab-dhismeedka hadhuudhka oo siman.
Daabacaado badan ayaa ka walaacsan saameynta daaweynta gariirka ee habka xoojinta ee hababka tuurista caadiga ah14,15. Si kastaba ha ahaatee, ku dabaqidda goob dibadeed dhalaalka badan ma soo saarto qaab-dhismeedka walxaha la rabo. Haddii mugga wejiga dareeraha uu yar yahay, xaaladdu si weyn ayay isu beddeshaa. Xaaladdan, goobta dibadeed waxay si weyn u saamaysaa habka adkaynta. Saamaynta elektromagnetic-ka ayaa la tixgeliyey inta lagu jiro goobaha dhawaaqa ee xooggan16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, walaaqidda qaansada28 iyo oscillation29, qaansooyinka plasma ee la riixay30,31 iyo habab kale32. Ku lifaaq substrate-ka adigoo isticmaalaya ilo ultrasound oo xoog badan oo dibadeed ah (20 kHz). Hagaajinta hadhuudhka ee ultrasound-ku keeno waxaa loo aaneynayaa aagga qaboojinta ee kordhay sababtoo ah hoos u dhaca heerkulka iyo kor u qaadista ultrasound-ka si loo soo saaro kiristaal cusub iyada oo loo marayo cavitation.
Shaqadan, waxaan ku baarnay suurtagalnimada in la beddelo qaab-dhismeedka hadhuudhka ee biraha aan lahayn austenitic iyadoo la isticmaalayo barkadda dhalaalaysa hirarka dhawaaqa ee ay soo saarto laysarka dhalaalaya laftiisa. Isbeddelka xoogga leh ee dhacdada shucaaca laysarka ee ku dhacda iftiinka ayaa keenta abuurista hirarka ultrasonic, kuwaas oo beddelaya qaab-dhismeedka yar ee walaxda. Isbeddelkan xoogga leh ee shucaaca laysarka si fudud ayaa loogu dari karaa daabacayaasha SLM 3D ee jira. Tijaabooyinka shaqadan waxaa lagu sameeyay saxanno bir ah oo aan lahayn asliga ah oo dusha sare ay la kulmeen shucaaca laysarka ee xoogga leh. Markaa, farsamo ahaan, daaweynta dusha sare ee laysarka ayaa la sameeyaa. Si kastaba ha ahaatee, haddii daaweynta laysarka noocaas ah lagu sameeyo dusha sare ee lakab kasta, inta lagu jiro ururinta lakab-ilaa-lakab, saameynta mugga oo dhan ama qaybaha la xushay ee mugga ayaa la gaaraa. Si kale haddii loo dhigo, haddii qaybta la dhisay lakab lakab, daaweynta dusha sare ee laysarka ee lakab kasta waxay la mid tahay "daaweynta mugga laysarka".
Halka daaweynta ultrasonic-ka ee ku salaysan geeska ultrasonic-ka, tamarta ultrasonic-ka ee hirarka codka taagan ayaa lagu qaybiyaa qaybta oo dhan, halka xoogga ultrasonic-ka ee laser-ka uu keeno uu aad u xoogaysan yahay meel u dhow meesha shucaaca laser-ka la nuugo. Isticmaalka sonotrode mashiinka isku-darka sariirta budada SLM waa mid adag sababtoo ah dusha sare ee sariirta budada ah ee la kulma shucaaca laser-ka waa inay ahaataa mid taagan. Intaa waxaa dheer, ma jiro cadaadis farsamo oo saaran dusha sare ee qaybta. Sidaa darteed, cadaadiska acoustic-gu wuxuu ku dhow yahay eber xawaaraha walxahana wuxuu leeyahay baaxadda ugu badan ee dusha sare ee qaybta oo dhan. Cadaadiska codka ee gudaha barkadda dhalaalaysa oo dhan kama badnaan karo 0.1% cadaadiska ugu badan ee uu soo saaro madaxa alxanka, sababtoo ah hirarka hirarka ultrasonic-ka oo leh soo noqnoqosho 20 kHz ah oo bir aan miridh lahayn ah waa \(\sim 0.3~\text {m}\), iyo Qotoda badanaa way ka yar tahay \(\sim 0.3~\text {mm}\).Sidaa darteed, saameynta ultrasound-ka ee cavitation-ka waxay noqon kartaa mid yar.
Waa in la ogaadaa in isticmaalka shucaaca laysarka ee xoogga lagu habeeyey ee ku jira kaydka birta laysarka tooska ah ay tahay qayb firfircoon oo cilmi baaris ah35,36,37,38.
Saamaynta kulaylka ee dhacdada shucaaca laysarka ee ku dhacda qalabka ayaa saldhig u ah ku dhawaad ​​​​dhammaan farsamooyinka laysarka 39, 40 ee farsamaynta agabka, sida jarista41, alxanka, adkaanta, qodista42, nadiifinta dusha sare, dahaarka dusha sare, nadiifinta dusha sare43, iwm. Ikhtiraacida laysarka waxay kicisay horumarro cusub oo ku saabsan farsamooyinka farsamaynta agabka, natiijooyinka hordhaca ahna waxaa lagu soo koobay dib u eegisyo iyo jaantusyo badan44,45,46.
Waa in la ogaadaa in ficil kasta oo aan istaagin oo ku saabsan dhexdhexaadka, oo ay ku jiraan ficilka lasing ee ku saabsan dhexdhexaadka nuugaya, uu keeno kicinta hirarka acoustic ee ku jira iyadoo leh waxtar badan ama ka yar. Bilowgii, diiradda ugu weyn waxay saarnayd kicinta laysarka ee hirarka dareeraha iyo hababka kala duwan ee kicinta kulaylka ee dhawaaqa (ballaarinta kulaylka, uumiga, isbeddelka mugga inta lagu jiro kala-guurka marxaladda, isku-soo-ururinta, iwm.) 47, 48, 49. Buug-gacmeedyo badan50, 51, 52 waxay bixiyaan falanqayn aragtiyeed oo ku saabsan habkan iyo codsiyada suurtagalka ah ee wax ku oolka ah.
Arrimahan waxaa markii dambe looga hadlay shirar kala duwan, kicinta laysarka ee ultrasound-kana waxay leedahay codsiyo labadaba codsiyada warshadaha ee tignoolajiyada laysarka53 iyo daawada54. Sidaa darteed, waxaa la tixgelin karaa in fikradda aasaasiga ah ee habka ay iftiinka laysarka ee garaaca leh ugu shaqeyso meel nuugaysa la sameeyay. Baaritaanka laysarka ee laysarka waxaa loo isticmaalaa in lagu ogaado cilladaha muunadaha SLM-ka ee la soo saaray55,56.
Saamaynta hirarka shoogga ee ay laysarka ka soo saarto agabka waa saldhigga shoogga laysarka57,58,59, kaas oo sidoo kale loo isticmaalo daawaynta dusha sare ee qaybaha lagu daray60. Si kastaba ha ahaatee, xoojinta shoogga laysarka ayaa ugu waxtarka badan garaaca laysarka nanosecond iyo dusha sare ee farsamo ahaan lagu rarayo (tusaale ahaan, lakab dareere ah)59 sababtoo ah rarista farsamada waxay kordhisaa cadaadiska ugu sarreeya.
Tijaabooyin ayaa la sameeyay si loo baaro saameynta suurtagalka ah ee goobaha kala duwan ee jirka ee qaab-dhismeedka yar ee walxaha adag. Jaantuska shaqada ee dejinta tijaabada waxaa lagu muujiyay Jaantuska 1. Laser Nd:YAG adag oo pulsed ah oo ku shaqeeya qaabka socodka xorta ah (muddada garaaca \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\ )) ayaa la isticmaalay. Garaac kasta oo laysar ah waxaa loo maraa taxane ah shaandhooyin cufnaan dhexdhexaad ah iyo nidaam saxan oo kala qaybiya alwaax. Iyada oo ku xidhan isku-darka shaandhooyinka cufnaanta dhexdhexaadka ah, tamarta garaaca ee bartilmaameedka way kala duwan tahay laga bilaabo \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) ilaa \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) .Laydhka laysarka ee ka muuqda kala qaybiyaha alwaaxa waxaa la siiyaa photodiode si loo helo xog isku mar ah, laba kaloorimitir (fotodiodes oo leh waqti jawaab celin dheer oo ka badan \(1~\text {ms}\)) ayaa loo isticmaalaa si loo go'aamiyo dhacdada iyo ka tarjumidda bartilmaameedka, iyo laba mitir oo awood ah (fotodiodes oo leh jawaab gaaban times\(<10~\text {ns}\)) si loo go'aamiyo dhacdada iyo awoodda indhaha ee la milicsaday. Kalorimeter-ka iyo mitirrada korontada ayaa la hagaajiyay si loo bixiyo qiimayaal cutubyo dhammaystiran iyadoo la adeegsanayo qalabka lagu ogaado heerkulka Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 iyo muraayad dielectric ah oo ku rakiban goobta muunadda. Ku diirso fallaadhaha bartilmaameedka adoo isticmaalaya muraayad (Dahaadhka ka hortagga milicsiga ee \(1.06 \upmu \text {m}\), dhererka diiradda \(160~\text {mm}\)) iyo dhexda fallaadhaha ee dusha sare ee bartilmaameedka 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Jaantuska qaab-dhismeedka shaqada ee dejinta tijaabada ah: 1—laser; 2—laser beam; 3—shaandhada cufnaanta dhexdhexaadka ah; 4—fotodiode isku-dhafan; 5—qaybiyaha alwaaxa; 6—diaphragm; 7—kalorimeter-ka shucaaca dhacdada; 8 – kaloorimeter-ka shucaaca milicsanaya; 9 – mitirka awoodda shucaaca dhacdada; 10 – mitirka awoodda shucaaca milicsanaya; 11 – muraayad diiradda saareysa; 12 – muraayad; 13 – muunad; 14 – gudbiyaha piezoelectric-ka ballaaran; 15 – beddelaha 2D; 16 – kontaroolaha meelaynta microcontroller; 17 – cutubka isku-dubaridka; 18 – nidaamka helitaanka dhijitaalka ah ee kanaalka badan leh oo leh heerar muunad oo kala duwan; 19 – kombuyuutar shaqsiyeed.
Daawaynta Ultrasonic-ka waxaa loo sameeyaa sida soo socota. Laser-ku wuxuu ku shaqeeyaa qaab-socod xor ah; sidaa darteed muddada garaaca laser-ka waa \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), kaas oo ka kooban muddooyin badan oo qiyaastii \(1.5~\upmu \text {s} \) midkiiba. Qaabka ku meel gaarka ah ee garaaca laser-ka iyo muuqaalkiisu waxay ka kooban yihiin baqshad soo noqnoqota oo hooseeya iyo habayn soo noqnoqota oo sare, oo leh celcelis ahaan soo noqnoqota oo qiyaastii ah \(0.7~\text {MHz}\), sida ku cad Jaantuska 2.- Baqshadda soo noqnoqota waxay bixisaa kuleylinta iyo dhalaalka iyo uumiga walxaha xiga, halka qaybta soo noqnoqota oo sare ay bixiso gariirka ultrasonic-ka sababtoo ah saameynta sawir-qaadista. Qaabka mowjadda garaaca ultrasonic-ka ee uu soo saaro laser-ka waxaa inta badan lagu go'aamiyaa qaabka waqtiga ee xoogga garaaca laser-ka. Waxay ka bilaabataa \(7~\text {kHz}\) ilaa \ (2~\text {MHz}\), inta jeer ee dhexena waa \(~ 0.7~\text {MHz}\). Garaacyada dhawaaqa ee ay sabab u tahay saamaynta sawir-qaadista waxaa lagu duubay iyadoo la isticmaalayo transducers-ka ballaaran ee piezoelectric ee laga sameeyay filimada fluoride-ka polyvinylidene. Qaab-dhismeedka hirarka la duubay iyo muuqaalkiisa waxaa lagu muujiyay Jaantuska 2. Waa in la ogaadaa in qaabka garaaca laysarka uu yahay mid caadi ah oo ka mid ah laysarka qaabka socodka xorta ah.
Qaybinta ku meel gaarka ah ee xoogga garaaca laysarka (a) iyo xawaaraha codka ee dusha sare ee muunadda (b), muuqaalka garaaca laysarka (c) iyo garaaca ultrasonic (d) ayaa celcelis ahaan ka badan 300 garaac laysarka (qalooca cas) hal garaac laysarka (qalooca buluugga ah).
Waxaan si cad u kala saari karnaa qaybaha soo noqnoqda hoose iyo kuwa soo noqnoqda sare ee daaweynta dhawaaqa oo u dhiganta baqshadda soo noqnoqda hoose ee garaaca laysarka iyo habaynta soo noqnoqda sare, siday u kala horreeyaan. Mowjadaha hirarka dhawaaqa ee uu soo saaro baqshadda garaaca laysarka ayaa ka badan \(40~\text {cm}\); sidaa darteed, saameynta ugu weyn ee qaybaha soo noqnoqda sare ee ballaaran ee calaamadda dhawaaqa ayaa la filayaa inay ku yeelato qaab-dhismeedka yar.
Hawsha jireed ee SLM waa mid adag waxayna isku mar ka dhacdaa miisaanno kala duwan oo booska iyo waqtiga ah. Sidaa darteed, hababka badan ee baaxadda leh ayaa ugu habboon falanqaynta aragtiyeed ee SLM. Moodooyinka xisaabeed waa inay marka hore noqdaan kuwo badan oo jireed. Farsamooyinka iyo fiisigiska heerkulka ee "dhalaal adag-dareere" dhexdhexaad ah oo badan oo dhexmara jawi gaas oo aan firfircoonayn ayaa markaa si wax ku ool ah loo sharxi karaa. Astaamaha culaysyada kulaylka ee walxaha ee SLM waa sida soo socota.
Heerarka kululaynta iyo qaboojinta ilaa \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ sababtoo ah shucaaca laysarka ee maxalliga ah oo leh cufnaan awoodeed ilaa \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Wareegga dhalaalka-adkeysiga wuxuu socdaa inta u dhaxaysa 1 iyo \(10~\text {ms}\), kaas oo gacan ka geysta adkeynta degdegga ah ee aagga dhalaalka inta lagu jiro qaboojinta.
Kuleylinta degdega ah ee dusha sare ee muunadda waxay keentaa sameynta cadaadis heerkul sare leh oo ku jira lakabka dusha sare. Qayb ku filan (ilaa 20%) oo ah lakabka budada ayaa si xooggan u uumi baxda63, ​​taasoo keenta culays dheeraad ah oo dusha sare ah oo ka jawaab celinaya ka-saarista laysarka. Sidaas darteed, cadaadiska la kiciyay wuxuu si weyn u qalloociyaa qaab-dhismeedka qaybta, gaar ahaan taageerooyinka u dhow iyo walxaha qaab-dhismeedka khafiifka ah. Heerka kululaynta sare ee ku-darka laysarka ee la riixay wuxuu keenaa soo saarista hirarka cadaadiska ultrasonic ee ka faafa dusha sare una gudba substrate-ka. Si loo helo xog sax ah oo ku saabsan qaybinta cadaadiska maxalliga ah iyo cadaadiska, jilitaanka mesoscopic ee dhibaatada isbeddelka laastikada ah ee ku xiran kulaylka iyo wareejinta tirada ayaa la sameeyaa.
Isle'egyada xukuma qaabka waxaa ka mid ah (1) isle'egyada wareejinta kulaylka aan degganayn halkaas oo uumi-baxa kulaylka uu ku xiran yahay xaaladda marxaladda (budada, dhalaalka, polycrystalline) iyo heerkulka, (2) isbeddellada isbeddelka laastikada ka dib marka la joojiyo sii socoshada iyo isle'egyada ballaarinta thermoelastic. Dhibaatada qiimaha xuduudda waxaa lagu go'aamiyaa xaaladaha tijaabada ah. Dareeraha laysarka ee la hagaajiyay waxaa lagu qeexay dusha sare ee muunadda. Qaboojinta isku-xidhka waxaa ka mid ah is-weydaarsiga kulaylka ee gudbiya iyo dareeraha uumi-baxa. Dareeraha tirada waxaa lagu qeexay iyadoo lagu saleynayo xisaabinta cadaadiska uumiga buuxa ee walxaha uumi-baxa. Xiriirka cadaadiska-cadaadiska elastoplastic waxaa loo isticmaalaa halkaas oo cadaadiska heerkulku uu u dhigmayo farqiga heerkulka. Awoodda magacaaban \(300~\text {W}\), soo noqnoqoshada \(10^5~\text {Hz}\), isku-darka kala-go'an 100 iyo \(200~\upmu \text {m}\ ) ee dhexroorka iftiinka wax ku oolka ah.
Jaantuska 3aad wuxuu muujinayaa natiijooyinka jilitaanka tirooyinka ee aagga dhalaalay iyadoo la adeegsanayo qaab xisaabeed macroscopic ah. Dhexroorka aagga isku-dhafka waa \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) radius) iyo \(40~\upmu \text {m}\). Natiijooyinka jilitaanka waxay muujinayaan in heerkulka dusha sare uu ku kala duwan yahay maxalli ahaan waqtiga sida \(100~\text {K}\) sababtoo ah qodobka sare ee kala-go'a ee isbeddelka garaaca wadnaha. Heerarka kululaynta \(V_h\) iyo qaboojinta \(V_c\) waxay ku jiraan nidaamka \(10^7\) iyo \(10^6~\text {K}/\text {s}\), siday u kala horreeyaan. Qiimayaashani waxay si fiican ula jaan qaadayaan falanqaynteenii hore64. Kala duwanaanshaha baaxadda ee u dhexeeya \(V_h\) iyo \(V_c\) waxay keenaysaa kulayl degdeg ah oo lakabka dusha sare ah, halkaas oo gudbinta kulaylka ee substrate-ka aysan ku filnayn in laga saaro kulaylka. Sidaa darteed, at \(t=26~\upmu \text {s}\) heerkulka dusha sare wuxuu gaarayaa heer sare sida \(4800~\text {K}\). Uumi-baxa xooggan ee walaxda ayaa sababi kara in dusha sare ee muunadda la saaro cadaadis xad dhaaf ah oo uu ka soo baxo.
Natiijooyinka jilitaanka tirooyinka ee aagga dhalaalka ee isku-darka garaaca laysarka hal-hal ah ee saxanka muunadda 316L. Waqtiga laga bilaabo bilowga garaaca ilaa qoto dheer ee barkadda dhalaalaysa ee gaaraysa qiimaha ugu sarreeya waa \(180~\upmu\text {s}\).Isotherm\(T = T_L = 1723~\text {K}\) wuxuu matalaa xadka u dhexeeya marxaladaha dareeraha iyo adag.Isobars-ka (khadadka jaalaha ah) waxay u dhigmaan cadaadiska wax-soo-saarka oo loo xisaabiyay shaqo heerkulka qaybta xigta. Sidaa darteed, domainka u dhexeeya labada isolines (isotherms\(T=T_L\) iyo isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)), marxaladda adag waxaa la kulmaa culaysyo farsamo oo xooggan, taasoo horseedi karta isbeddello ku yimaada qaab-dhismeedka yar.
Saamayntan waxaa si dheeraad ah loogu sharraxay Jaantuska 4a, halkaas oo heerka cadaadiska ee aagga dhalaalay lagu sawiray shaqo waqti iyo masaafada dusha sare. Marka hore, dhaqanka cadaadiska wuxuu la xiriiraa isbeddelka xoogga garaaca laysarka ee lagu sharraxay Jaantuska 2 ee kor ku xusan. Cadaadiska ugu badan \text{s}\) ee qiyaastii \(10~\text {MPa}\) ayaa lagu arkay qiyaastii \(t=26~\upmu). Marka labaad, isbeddelka cadaadiska maxalliga ah ee barta xakamaynta wuxuu leeyahay astaamo la mid ah isbeddelka sida soo noqnoqoshada \(500~\text {kHz}\). Taas macnaheedu waa in hirarka cadaadiska ultrasonic-ka laga dhaliyo dusha sare ka dibna lagu faafiyo substrate-ka.
Astaamaha la xisaabiyay ee aagga isbeddelka ee u dhow aagga dhalaalka waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4b. Kala-goynta laysarka iyo cadaadiska kuleylka ayaa dhaliya hirarka isbeddelka laastikada ah ee ku faafa substrate-ka. Sida laga arki karo sawirka, waxaa jira laba marxaladood oo abuuritaanka walbahaarka ah. Inta lagu jiro wejiga koowaad ee \(t < 40~\upmu \text {s}\), walbahaarka Mises wuxuu kor ugu kacaa \(8~\text {MPa}\) iyadoo la adeegsanayo habayn la mid ah cadaadiska dusha sare. Walwalkani wuxuu dhacaa sababtoo ah kala-goynta laysarka, mana jirin wax cadaadis kuleyl ah oo lagu arkay meelaha xakamaynta sababtoo ah aagga kulaylka ee bilowgii uu saameeyay aad ayuu u yaraa. Marka kulaylka lagu kala diro substrate-ka, barta xakamaynta waxay soo saartaa cadaadis kuleyl oo sare oo ka sarreeya \(40~\text {MPa}\).
Heerarka cadaadiska la hagaajiyay ee la helay waxay saameyn weyn ku leeyihiin isku-xirka adag iyo dareeraha waxayna noqon karaan habka xakamaynta ee maamula wadada xoojinta. Cabbirka aagga isbeddelka waa 2 ilaa 3 jeer ka weyn kan aagga dhalaalka. Sida ka muuqata Jaantuska 3, goobta isotherm-ka dhalaalka iyo heerka cadaadiska oo la mid ah cadaadiska wax soo saarka ayaa la barbar dhigayaa. Tani waxay ka dhigan tahay in shucaaca laysarka ee garaaca leh uu bixiyo culaysyo farsamo oo sare meelaha maxalliga ah oo leh dhexroor wax ku ool ah oo u dhexeeya 300 iyo \(800~\upmu \text {m}\) iyadoo ku xiran waqtiga degdegga ah.
Sidaa darteed, isbeddelka adag ee daminta laysarka garaaca ayaa horseedda saameynta ultrasonic. Waddada xulashada qaab-dhismeedka microstructure way ka duwan tahay haddii la barbar dhigo SLM iyada oo aan lahayn rarida ultrasonic. Gobollada aan degganayn ee isbeddelay waxay horseedaan wareegyo xilliyeed oo cadaadis iyo fidin ah marxaladda adag. Sidaa darteed, sameynta xuduudaha cusub ee hadhuudhka iyo xuduudaha hoose ayaa noqda kuwo suurtagal ah. Sidaa darteed, sifooyinka qaab-dhismeedka microstructural-ka si ula kac ah ayaa loo beddeli karaa, sida hoos ku cad. Gunaanadka la helay wuxuu bixiyaa suurtagalnimada in la naqshadeeyo qaab-dhismeedka SLM ee uu ku shaqeeyo ultrasound-ka. Xaaladdan, inductor-ka piezoelectric 26 ee loo isticmaalo meel kale waa laga saari karaa.
(a) Cadaadis ahaan shaqo waqti, oo lagu xisaabiyay masaafooyin kala duwan oo ka fog dusha sare 0, 20 iyo \(40~\upmu \text {m}\) oo ku teedsan dhidibka isku-dhafka.(b) Von Mises oo ku tiirsan waqtiga ayaa lagu xisaabiyay matrix adag masaafada 70, 120 iyo \(170~\upmu \text {m}\) laga bilaabo dusha sare ee muunadda.
Tijaabooyin ayaa lagu sameeyay saxanno bir ah oo AISI 321H ah oo aan miridh lahayn oo cabbirkoodu yahay \(20\times 20\times 5~\text {mm}\). Ka dib garaac kasta oo laysarka ah, saxanku wuu dhaqaaqaa \(50~\upmu \text {m}\), dhexda laysarka ee dusha sare ee bartilmaameedka ahna waa qiyaastii \(100~\upmu \text {m}\). Ilaa shan marin oo laysarka ah ayaa lagu sameeyaa isla wadadaas si loo kiciyo dhalaalinta walxaha la farsameeyay si loo sifeeyo hadhuudhka. Dhammaan kiisaska, aagga dhalaalay ayaa la isku daray, iyadoo ku xiran qaybta gariirka ee shucaaca laysarka. Tani waxay keenaysaa in ka badan 5-laab hoos u dhac ku yimaada celceliska aagga hadhuudhka. Jaantuska 5 wuxuu muujinayaa sida qaab-dhismeedka yar ee gobolka dhalaalay ee laysarka uu isu beddelo tirada wareegyada dhalaalka ee xiga (ka gudubka).
Qaybaha hoose (a,d,g,j) iyo (b,e,h,k) - qaab-dhismeedka yar ee gobollada dhalaalay ee laysarka, qaybaha hoose (c,f,i,l) - qaybinta aagga ee miraha midabka leh. Hoosku wuxuu matalaa walxaha loo isticmaalo in lagu xisaabiyo histogram-ka. Midabadu waxay u dhigmaan gobollada hadhuudhka (fiiri barta midabka ee sare ee histogram-ka. Qaybaha hoose (ac) waxay u dhigmaan birta aan la daweyn ee aan la daaweyn, qaybaha hoose (df), (gi), (jl) waxay u dhigmaan 1, 3 iyo 5 dhalaal.
Maadaama tamarta garaaca laysarka aysan isbeddelin inta u dhaxaysa marinnada xiga, qoto dheer ee aagga dhalaalay waa isku mid. Sidaa darteed, kanaalka xiga wuxuu si buuxda u "daboolaa" kii hore. Si kastaba ha ahaatee, histogram-ku wuxuu muujinayaa in aagga celceliska iyo bartamaha hadhuudhku uu hoos u dhaco iyadoo tirada marinnada ay sii kordhayso. Tani waxay muujin kartaa in laysarka uu ku shaqeynayo substrate-ka halkii uu ka ahaan lahaa dhalaalka.
Hagaajinta hadhuudhka waxaa sababi kara qaboojin degdeg ah oo barkadda dhalaalaysa65. Tijaabooyin kale ayaa la sameeyay oo dusha sare ee taarikada birta aan miridhku lahayn (321H iyo 316L) ay la kulmeen shucaaca laysarka hirarka ee joogtada ah ee jawiga (Jaantuska 6) iyo faakiyuumka (Jaantuska 7). Awoodda laysarka celceliska (300 W iyo 100 W, siday u kala horreeyaan) iyo qoto dheer ee barkadda dhalaalaysa ayaa u dhow natiijooyinka tijaabada ee laysarka Nd:YAG ee qaabka socodka xorta ah. Si kastaba ha ahaatee, qaab-dhismeed tiir caadi ah ayaa la arkay.
Qaab-dhismeedka yar-yar ee gobolka dhalaalay ee laysarka hirarka joogtada ah (300 W awood joogto ah, 200 mm/s xawaaraha iskaanka, AISI 321H bir aan miridh lahayn).
(a) Qaab-dhismeedka yar yar iyo (b) sawirrada kala-soocidda dambe ee elektroonka ee gobolka dhalaalay ee laysarka ku jira faakuumka oo leh laysarka hirarka joogtada ah (100 W awood joogto ah, 200 mm/s xawaaraha iskaanka, AISI 316L bir aan miridh lahayn)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Sidaa darteed, waxaa si cad loo muujiyay in isbeddelka adag ee xoogga garaaca laysarka uu saameyn weyn ku leeyahay qaab-dhismeedka yar ee ka dhasha. Waxaan aaminsanahay in saameyntani ay tahay mid farsamo ahaan ah oo ay sabab u tahay abuurista gariirka ultrasonic-ka ee ka soo baxa dusha sare ee dhalaalka qoto dheer ee muunadda. Natiijooyin la mid ah ayaa laga helay 13, 26, 34, 66, 67 iyadoo la adeegsanayo transducers-ka piezoelectric ee dibadda iyo sonotrodes oo bixiya ultrasound-ka xoogga badan ee agabyo kala duwan oo ay ku jiraan Ti-6Al-4V alloy 26 iyo birta aan miridhku lahayn 34 natiijada. Habka suurtagalka ah waxaa lagu qiyaasaa sida soo socota. Ultrasound-ka xooggan wuxuu sababi karaa cavitation acoustic, sida lagu muujiyay sawirka raajada X-ray ee ultrafast in situ synchrotron. Burburka xumbo cavitation ayaa markeeda dhaliya hirar shoog ah oo ku jira walxaha la dhalaaliyay, kuwaas oo cadaadiskooda hore uu gaaro qiyaastii \(100~\text {MPa}\)69. Hirarka shoogga noocan oo kale ah ayaa laga yaabaa inay ku filan yihiin inay kor u qaadaan sameynta nuclei-ka wejiga adag ee muhiimka ah ee dareeraha badan, iyagoo carqaladeynaya qaab-dhismeedka caadiga ah ee badarka columnar ee wax soo saarka lakab-lakabka-lakabka.
Halkan, waxaan soo jeedinaynaa farsamo kale oo mas'uul ka ah wax ka beddelka qaab-dhismeedka iyadoo la adeegsanayo sonication xooggan. Isla markiiba ka dib marka la adkeeyo, walaxdu waxay ku jirtaa heerkul sare oo u dhow barta dhalaalka waxayna leedahay cadaadis wax soo saar oo aad u hooseeya. Mowjadaha ultrasonic-ka ee xooggan waxay sababi karaan socodka balaastikada si ay u beddelaan qaab-dhismeedka hadhuudhka ee walaxda kulul, oo kaliya la adkeeyay. Si kastaba ha ahaatee, xog tijaabo ah oo lagu kalsoonaan karo oo ku saabsan ku tiirsanaanta heerkulka ee cadaadiska wax soo saarka ayaa laga heli karaa \(T\lesssim 1150~\text {K}\) (fiiri Jaantuska 8). Sidaa darteed, si aan u tijaabino mala-awaalkan, waxaan sameynay jilitaanno firfircooni molecular (MD) ah oo ka kooban halabuurka Fe-Cr-Ni oo la mid ah birta AISI 316 L si loo qiimeeyo dhaqanka cadaadiska wax soo saarka ee u dhow barta dhalaalka. Si loo xisaabiyo cadaadiska wax soo saarka, waxaan isticmaalnay farsamada nasashada cadaadiska wax soo saarka ee MD oo lagu faahfaahiyay 70, 71, 72, 73. Xisaabinta isdhexgalka is-dhexgalka, waxaan isticmaalnay Qaabka Atomiga ee la geliyay (EAM) laga bilaabo 74. Jilitaannada MD waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo lambarrada LAMMPS 75,76. Faahfaahinta jilitaannada MD waxaa lagu daabici doonaa meel kale. Natiijooyinka xisaabinta MD ee Cadaadiska wax soo saarka oo loo eego heerkulka ayaa lagu muujiyay Jaantuska 8 oo ay weheliyaan xogta tijaabada ah ee la heli karo iyo qiimayno kale77,78,79,80,81,82.
Cadaadiska soo saarista birta aan lahayn ee heerka AISI 316 iyo qaabka moodeelka marka loo eego heerkulka jilitaanka MD. Cabbiraadaha tijaabada ah ee laga soo xigtay tixraacyada: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81.refer to.(f)82 waa qaab tijaabo ah oo ku tiirsanaanta cadaadiska-heerkulka wax soo saarka ee cabbirka cadaadiska khadka-dhexe inta lagu jiro wax soo saarka lagu daro ee laysarka caawiya. Natiijooyinka jilitaanka MD ee baaxadda weyn ee daraasaddan waxaa lagu tilmaamay \(\vartriangleleft\) kiristaalo keli ah oo aan cillad lahayn iyo \(\vartriangleright\) ee miraha xaddidan iyadoo la tixgelinayo cabbirka hadhuudhka celceliska iyada oo loo marayo xiriirka Hall-Petch Cabbirrada\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Waxaa la arki karaa in \(T>1500~\text {K}\) cadaadiska wax-soo-saarku uu hoos u dhaco \(40~\text {MPa}\). Dhanka kale, qiyaasuhu waxay saadaalinayaan in baaxadda ultrasonic-ka ee laysarka uu ka badan yahay \(40~\text {MPa}\) (fiiri Jaantuska 4b), taas oo ku filan inay kiciso socodka balaastikada ah ee walxaha kulul ee hadda la adkeeyay.
Samaynta qaab-dhismeedka yar-yar ee birta aan lahayn ee austenitic 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) inta lagu jiro SLM waxaa si tijaabo ah loo baaray iyadoo la adeegsanayo ilo laysar ah oo isku dhafan oo lagu habeeyay xoojinta.
Hoos u dhac ku yimid cabbirka hadhuudhka ee aagga dhalaalka laysarka ayaa la ogaaday inay sabab u tahay dib-u-dhalaalidda laysarka ee joogtada ah ka dib 1, 3 ama 5 jeer.
Qaabaynta Macroscopic-ga waxay muujinaysaa in cabbirka lagu qiyaasay gobolka uu isbeddelka ultrasonic-ku si togan u saameyn karo hore ee xoojinta uu yahay ilaa \(1~\text {mm}\).
Qaabka MD-ga ee yar yar wuxuu muujinayaa in xoogga wax-soo-saarka ee birta aan lahayn ee AISI 316 ee austenitic uu si weyn hoos ugu dhacay ilaa \(40~\text {MPa}\) meel u dhow barta dhalaalaysa.
Natiijooyinka la helay waxay soo jeedinayaan hab lagu xakameynayo qaab-dhismeedka yar ee agabka iyadoo la adeegsanayo habka laysarka ee isku dhafan ee la habeeyey waxayna u adeegi kartaa saldhig u ah abuurista wax-ka-beddello cusub oo lagu sameeyo farsamada SLM ee la riixay.
Liu, Y. et al. Horumarka Microstructural iyo sifooyinka farsamada ee isku-dhafka in situ TiB2/AlSi10Mg iyadoo la adeegsanayo dhalaalinta laysarka ee xulashada leh [J].J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al. Injineernimada xadka hadhuudhka ee dib-u-cusboonaysiinta ee dhalaalka laysarka ee birta aan daxalka lahayn ee 316L [J]. Joornaalka Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. Horumarinta qaab-dhismeedka sandwich-ka oo leh isku-xidhnaan la xoojiyay iyadoo la isticmaalayo dib-u-kuleyl laysar ah oo ah aluminium titanium-ka dhalaalay ee laysarka.science.Rep. 10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. Wax soo saarka dheeraadka ah ee qaybaha Ti-6Al-4V iyadoo la adeegsanayo dhigista birta laysarka (LMD): habka, qaab-dhismeedka yar iyo sifooyinka farsamada. J. Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al. Qaabaynta microstructural ee budada birta laysarka ee hagaya dhigista tamarta ee Alloy 718. Ku dar.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al. Daraasad Sawir-qaadis ah oo ku saabsan Saamiyada lagu daray ee lagu daweeyay Laser Shock Peening.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Qaab-dhismeedka yar yar ee Gradient iyo sifooyinka farsamada ee Ti-6Al-4V oo si isku dhafan loogu sameeyay dhalaalka shucaaca elektarooniga ah. Joornaalka Alma Mater.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).