Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS-க்கான ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், நாங்கள் இந்தத் தளத்தை வடிவமைப்பு மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காண்பிப்போம்.
உற்பத்திச் செயல்பாட்டில் பொருட்களின் நுண் அமைப்பைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காக, தேர்ந்தெடுத்த லேசர் உருகுதலை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு புதிய பொறிமுறை முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. இந்தப் பொறிமுறையானது, சிக்கலான செறிவு-மாடுலேட்டட் லேசர் கதிர்வீச்சின் மூலம் உருகிய திரவக் குளத்தில் உயர்-செறிவு கொண்ட மீயொலி அலைகளை உருவாக்குவதை நம்பியுள்ளது. சோதனை ஆய்வுகள் மற்றும் எண்முறை உருவகப்படுத்துதல்கள், இந்தக் கட்டுப்பாட்டுப் பொறிமுறையானது தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமானது என்பதையும், நவீன தேர்ந்தெடுத்த லேசர் உருகுதல் இயந்திரங்களின் வடிவமைப்பில் திறம்பட ஒருங்கிணைக்கப்பட முடியும் என்பதையும் காட்டுகின்றன.
சிக்கலான வடிவ பாகங்களின் சேர்க்கை உற்பத்தி (AM) சமீபத்திய தசாப்தங்களில் கணிசமாக வளர்ந்துள்ளது. இருப்பினும், செலக்டிவ் லேசர் மெல்டிங் (SLM)¹,²,³, டைரக்ட் லேசர் மெட்டல் டெபாசிஷன்⁴,⁵,⁶, எலக்ட்ரான் பீம் மெல்டிங்⁷,⁸ மற்றும் பிற⁹,¹⁰ உள்ளிட்ட பல்வேறு சேர்க்கை உற்பத்தி செயல்முறைகள் இருந்தபோதிலும், பாகங்கள் குறைபாடுடையதாக இருக்கலாம். இதற்கு முக்கிய காரணம், அதிக வெப்ப சாய்வுகள், அதிக குளிரூட்டும் விகிதங்கள் மற்றும் பொருட்களை உருக்குதல் மற்றும் மீண்டும் உருக்குதலில் உள்ள வெப்பமூட்டும் சுழற்சிகளின் சிக்கலான தன்மை¹¹ ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய உருகிய குளத்தின் திடப்படுத்தும் செயல்முறையின் குறிப்பிட்ட பண்புகளாகும். இவை எபிடாக்ஸியல் தானிய வளர்ச்சிக்கும் குறிப்பிடத்தக்க நுண்துளைத்தன்மைக்கும்¹²,¹³ வழிவகுக்கின்றன. நுண் சமஅச்சு தானிய அமைப்புகளை அடைவதற்கு, வெப்ப சாய்வுகள், குளிரூட்டும் விகிதங்கள் மற்றும் உலோகக் கலவை ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவது அல்லது பல்வேறு பண்புகளைக் கொண்ட வெளிப்புற புலங்கள் (எ.கா., மீயொலி) மூலம் கூடுதல் இயற்பியல் அதிர்ச்சிகளைப் பயன்படுத்துவது அவசியம் என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன.
வழக்கமான வார்ப்பு செயல்முறைகளில் திடமாதல் செயல்முறையின் மீது அதிர்வு சிகிச்சையின் விளைவு குறித்து ஏராளமான வெளியீடுகள் உள்ளன¹⁴,¹⁵. இருப்பினும், மொத்த உருகல்களுக்கு ஒரு வெளிப்புற புலத்தைப் பயன்படுத்துவது விரும்பிய பொருள் நுண்ணமைப்பை உருவாக்குவதில்லை. திரவ நிலையின் கன அளவு குறைவாக இருந்தால், நிலைமை வியத்தகு முறையில் மாறுகிறது. இந்த நிலையில், வெளிப்புற புலம் திடமாதல் செயல்முறையை கணிசமாக பாதிக்கிறது. தீவிர ஒலி புலங்கள்¹⁶,¹⁷,¹⁸,¹⁹,²⁰,²¹,²²,²³,²⁴,²⁵,²⁶,²⁷, வில் கலக்குதல்²⁸ மற்றும் அலைவு²⁹, துடிப்புள்ள பிளாஸ்மா வில்கள்³⁰,³¹ மற்றும் பிற முறைகள்³² ஆகியவற்றின் போது மின்காந்த விளைவுகள் கருத்தில் கொள்ளப்பட்டுள்ளன. ஒரு வெளிப்புற உயர்-தீவிர மீயொலி மூலத்தைப் (20 kHz இல்) பயன்படுத்தி அடி மூலக்கூறுடன் இணைக்கவும். மீயொலியால் தூண்டப்பட்ட தானியச் செம்மையாக்கமானது, குறைக்கப்பட்ட வெப்பநிலை சாய்வு காரணமாக அதிகரித்த கலவை துணைக்குளிர்ச்சி மண்டலம் மற்றும் குழிவுறுதல் மூலம் புதிய படிகங்களை உருவாக்க மீயொலி மேம்பாடு ஆகியவற்றால் ஏற்படுகிறது.
இந்த ஆய்வில், உருகும் லேசரால் உருவாக்கப்படும் ஒலி அலைகளைக் கொண்டு உருகிய திரவத்தை ஒலி அலைகளுக்கு உட்படுத்துவதன் மூலம், ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுகளின் தானிய அமைப்பை மாற்றுவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். ஒளி-உறிஞ்சும் ஊடகத்தின் மீது படும் லேசர் கதிர்வீச்சின் செறிவு பண்பேற்றம், மீயொலி அலைகளை உருவாக்குகிறது, இது பொருளின் நுண் அமைப்பை மாற்றுகிறது. லேசர் கதிர்வீச்சின் இந்த செறிவு பண்பேற்றத்தை, தற்போதுள்ள SLM 3D அச்சுப்பொறிகளில் எளிதாக ஒருங்கிணைக்க முடியும். இந்த ஆய்வில் உள்ள சோதனைகள், செறிவு-பண்பேற்றப்பட்ட லேசர் கதிர்வீச்சுக்கு உட்படுத்தப்பட்ட மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தகடுகளில் செய்யப்பட்டன. எனவே, தொழில்நுட்ப ரீதியாக, லேசர் மேற்பரப்பு சிகிச்சை செய்யப்படுகிறது. இருப்பினும், அடுக்கு-அடுக்கு கட்டமைப்பின் போது, ​​ஒவ்வொரு அடுக்கின் மேற்பரப்பிலும் அத்தகைய லேசர் சிகிச்சை செய்யப்பட்டால், முழு கனஅளவிலோ அல்லது கனஅளவின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதிகளிலோ விளைவுகள் அடையப்படுகின்றன. வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒரு பாகம் அடுக்கு அடுக்காகக் கட்டமைக்கப்பட்டால், ஒவ்வொரு அடுக்கின் லேசர் மேற்பரப்பு சிகிச்சையும் "லேசர் கனஅளவு சிகிச்சைக்கு" சமமானதாகும்.
அல்ட்ராசோனிக் ஹார்ன் அடிப்படையிலான அல்ட்ராசோனிக் சிகிச்சையில், நிலை ஒலி அலையின் அல்ட்ராசோனிக் ஆற்றல் பாகம் முழுவதும் பரவுகிறது, அதே சமயம் லேசர்-தூண்டப்பட்ட அல்ட்ராசோனிக் செறிவு, லேசர் கதிர்வீச்சு உறிஞ்சப்படும் புள்ளிக்கு அருகில் அதிக அளவில் குவிந்துள்ளது. ஒரு SLM பவுடர் பெட் ஃபியூஷன் இயந்திரத்தில் சோனோட்ரோடைப் பயன்படுத்துவது சிக்கலானது, ஏனெனில் லேசர் கதிர்வீச்சுக்கு வெளிப்படும் பவுடர் பெட்டின் மேல் மேற்பரப்பு நிலையாக இருக்க வேண்டும். கூடுதலாக, பாகத்தின் மேல் மேற்பரப்பில் எந்த இயந்திர அழுத்தமும் இல்லை. எனவே, ஒலி அழுத்தம் பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் உள்ளது மற்றும் துகள் திசைவேகம் பாகத்தின் முழு மேல் மேற்பரப்பிலும் அதிகபட்ச வீச்சைக் கொண்டுள்ளது. முழு உருகிய குளத்திற்குள்ளும் உள்ள ஒலி அழுத்தம், வெல்டிங் தலையால் உருவாக்கப்படும் அதிகபட்ச அழுத்தத்தில் 0.1% ஐ விட அதிகமாக இருக்க முடியாது, ஏனெனில் துருப்பிடிக்காத எஃகில் 20 kHz அதிர்வெண் கொண்ட அல்ட்ராசோனிக் அலைகளின் அலைநீளம் ~ 0.3 மீ ஆகும், மற்றும் ஆழம் பொதுவாக ~ 0.3 மிமீ க்கும் குறைவாக இருக்கும். எனவே, குழிவுறுதலில் அல்ட்ராசவுண்டின் விளைவு சிறியதாக இருக்கலாம்.
நேரடி லேசர் உலோகப் படிவில் செறிவு-மாடுலேட்டட் லேசர் கதிர்வீச்சின் பயன்பாடு ஒரு தீவிரமான ஆராய்ச்சித் துறையாகும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது35,36,37,38.
ஊடகத்தின் மீது படும் லேசர் கதிர்வீச்சின் வெப்ப விளைவே, வெட்டுதல்41, பற்றவைத்தல், கடினப்படுத்துதல், துளையிடுதல்42, மேற்பரப்பு சுத்தம் செய்தல், மேற்பரப்பு கலவையாக்கல், மேற்பரப்பு மெருகூட்டல்43 போன்ற பொருள் செயலாக்கத்திற்கான ஏறக்குறைய அனைத்து லேசர் நுட்பங்களுக்கும் 39, 40 அடிப்படையாக உள்ளது. லேசரின் கண்டுபிடிப்பு, பொருள் செயலாக்க நுட்பங்களில் புதிய முன்னேற்றங்களைத் தூண்டியது, மேலும் அதன் ஆரம்ப முடிவுகள் எண்ணற்ற மதிப்புரைகள் மற்றும் தனிநூல்களில்44,45,46 தொகுக்கப்பட்டுள்ளன.
உறிஞ்சும் ஊடகத்தின் மீதான லேசர் செயல்பாடு உட்பட, ஊடகத்தின் மீதான எந்தவொரு நிலையற்ற செயலும், அதில் குறைந்த அல்லது அதிக செயல்திறனுடன் ஒலி அலைகளைத் தூண்டுகிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. ஆரம்பத்தில், திரவங்களில் அலைகளின் லேசர் தூண்டல் மற்றும் ஒலியின் பல்வேறு வெப்பத் தூண்டல் வழிமுறைகள் (வெப்ப விரிவாக்கம், ஆவியாதல், நிலை மாற்றத்தின் போது கன அளவு மாற்றம், சுருக்கம் போன்றவை) 47, 48, 49 ஆகியவற்றில் முக்கிய கவனம் செலுத்தப்பட்டது. ஏராளமான ஆய்வுக் கட்டுரைகள் 50, 51, 52 இந்த செயல்முறை மற்றும் அதன் சாத்தியமான நடைமுறைப் பயன்பாடுகள் பற்றிய கோட்பாட்டுப் பகுப்பாய்வுகளை வழங்குகின்றன.
இந்தப் பிரச்சினைகள் பின்னர் பல்வேறு மாநாடுகளில் விவாதிக்கப்பட்டன, மேலும் மீயொலியின் லேசர் தூண்டலானது லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் தொழில்துறை பயன்பாடுகள்53 மற்றும் மருத்துவம்54 ஆகிய இரண்டிலும் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, துடிப்புள்ள லேசர் ஒளி ஒரு உறிஞ்சும் ஊடகத்தின் மீது செயல்படும் செயல்முறையின் அடிப்படைக் கருத்து நிறுவப்பட்டுள்ளது என்று கருதலாம். SLM-முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் உள்ள குறைபாடுகளைக் கண்டறிய லேசர் மீயொலி ஆய்வு பயன்படுத்தப்படுகிறது55,56.
பொருட்களின் மீது லேசர் உருவாக்கும் அதிர்ச்சி அலைகளின் விளைவே லேசர் ஷாக் பீனிங்கின்57,58,59 அடிப்படையாகும், இது சேர்க்கை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட பாகங்களின்60 மேற்பரப்பு சிகிச்சைக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், நானோ வினாடி லேசர் துடிப்புகள் மற்றும் இயந்திர ரீதியாக ஏற்றப்பட்ட மேற்பரப்புகளில் (எ.கா., ஒரு திரவ அடுக்குடன்)59 லேசர் அதிர்ச்சி வலுவூட்டல் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஏனெனில் இயந்திர ஏற்றம் உச்ச அழுத்தத்தை அதிகரிக்கிறது.
திடப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களின் நுண்கட்டமைப்பில் பல்வேறு இயற்பியல் புலங்களின் சாத்தியமான விளைவுகளை ஆராய்வதற்காக சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. சோதனை அமைப்பின் செயல்பாட்டு வரைபடம் படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. தன்னிச்சையாக இயங்கும் முறையில் (துடிப்பு கால அளவு \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\ )) செயல்படும் ஒரு துடிப்புள்ள Nd:YAG திட-நிலை லேசர் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒவ்வொரு லேசர் துடிப்பும் தொடர்ச்சியான நடுநிலை அடர்த்தி வடிகட்டிகள் மற்றும் ஒரு கற்றைப் பிரிப்பான் தட்டு அமைப்பு வழியாகச் செலுத்தப்படுகிறது. நடுநிலை அடர்த்தி வடிகட்டிகளின் கலவையைப் பொறுத்து, இலக்கின் மீதான துடிப்பு ஆற்றல் \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) முதல் \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) வரை மாறுபடுகிறது. கற்றைப் பிரிப்பானிலிருந்து பிரதிபலிக்கும் லேசர் கற்றை, ஒரே நேரத்தில் தரவுகளைப் பெறுவதற்காக ஒரு ஒளி இருமுனையத்திற்கு அனுப்பப்படுகிறது, மேலும் இலக்கின் மீது படும் மற்றும் பிரதிபலிக்கும் ஆற்றலைக் கண்டறிய இரண்டு கலோரிமீட்டர்கள் (\(1~\text {ms}\)-ஐத் தாண்டிய நீண்ட துலங்கல் நேரத்தைக் கொண்ட ஒளி இருமுனையங்கள்) மற்றும் இரண்டு ஆற்றல் அளவிகள் (ஒளி இருமுனையங்கள்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறுகிய மறுமொழி நேரங்களுடன் (<10 நானோ விநாடிகள்) படுகின்ற மற்றும் பிரதிபலித்த ஒளி ஆற்றலைத் தீர்மானிக்க கலோரிமீட்டர்கள் மற்றும் ஆற்றல் மீட்டர்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. மாதிரி இடத்தில் பொருத்தப்பட்ட ஜென்டெக்-ஈஓ எக்ஸ்எல்பி12-3எஸ்-எச்2-டி0 என்ற வெப்பக்குவியல் உணரி மற்றும் ஒரு மின்காப்புக் கண்ணாடி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, கலோரிமீட்டர்களும் ஆற்றல் மீட்டர்களும் முழுமையான அலகுகளில் மதிப்புகளை வழங்க அளவீடு செய்யப்பட்டன. 1.06 மைக்ரோ மீட்டரில் எதிரொளிப்புத் தடுப்புப் பூச்சு மற்றும் 160 மிமீ குவிய நீளம் கொண்ட ஒரு வில்லை மற்றும் இலக்கு மேற்பரப்பில் 60–100 மைக்ரோ மீட்டர் கற்றை இடைப்பகுதி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி கற்றையை இலக்கின் மீது குவியப்படுத்தவும்.
சோதனை அமைப்பின் செயல்பாட்டுத் திட்ட வரைபடம்: 1—லேசர்; 2—லேசர் கற்றை; 3—நடுநிலை அடர்த்தி வடிகட்டி; 4—ஒத்திசைக்கப்பட்ட ஒளி இருமுனையம்; 5—கற்றைப் பிரிப்பான்; 6—தடுப்புறை; 7—படுகற்றையின் கலோரிமீட்டர்; 8—பிரதிபலிப்புக் கற்றையின் கலோரிமீட்டர்; 9—படுகற்றை ஆற்றல்மானி; 10—பிரதிபலிப்புக் கற்றை ஆற்றல்மானி; 11—குவியும் வில்லை; 12—கண்ணாடி; 13—மாதிரி; 14—அகலப்பட்டை அழுத்தமின் மாற்றி; 15—2D மாற்றி; 16—நிலைப்படுத்தும் நுண்கட்டுப்படுத்தி; 17—ஒத்திசைவு அலகு; 18—பல்வேறு மாதிரியெடுப்பு விகிதங்களைக் கொண்ட பன்வழி இலக்கமுறைத் தரவு சேகரிப்பு அமைப்பு; 19—தனிநபர் கணினி.
மீயொலி சிகிச்சை பின்வருமாறு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. லேசர் தன்னிச்சையாக இயங்கும் முறையில் செயல்படுகிறது; எனவே லேசர் துடிப்பின் கால அளவு \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) ஆகும், இது தோராயமாக \(1.5~\upmu \text {s}\) கொண்ட பல கால அளவுகளைக் கொண்டுள்ளது. படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, லேசர் துடிப்பின் தற்காலிக வடிவம் மற்றும் அதன் நிறமாலை ஆகியவை ஒரு குறைந்த அதிர்வெண் உறை மற்றும் ஒரு உயர் அதிர்வெண் பண்பேற்றத்தைக் கொண்டுள்ளன, இதன் சராசரி அதிர்வெண் சுமார் \(0.7~\text {MHz}\) ஆகும். அதிர்வெண் உறை பொருளின் வெப்பமாக்கல் மற்றும் அதைத் தொடர்ந்த உருகுதல் மற்றும் ஆவியாதலை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் உயர் அதிர்வெண் கூறு ஒளிஒலி விளைவின் காரணமாக மீயொலி அதிர்வுகளை வழங்குகிறது. லேசரால் உருவாக்கப்படும் மீயொலி துடிப்பின் அலைவடிவம் முக்கியமாக லேசர் துடிப்பு செறிவின் நேர வடிவத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இது \(7~\text {kHz}\) முதல் \ (2~\text {MHz}\) வரை உள்ளது, மற்றும் மைய அதிர்வெண் \(~ 0.7~\text {MHz}\) ஆகும். பாலிவினைலிடீன் ஃபுளோரைடு படலங்களால் செய்யப்பட்ட அகலப்பட்டை அழுத்தமின்சார மாற்றிகளைப் பயன்படுத்தி, ஒளிஒலியியல் விளைவினால் ஏற்படும் ஒலியியல் துடிப்புகள் பதிவு செய்யப்பட்டன. பதிவு செய்யப்பட்ட அலைவடிவமும் அதன் நிறமாலையும் படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. லேசர் துடிப்புகளின் வடிவம், ஒரு தன்னிச்சையாக இயங்கும் முறை லேசரின் வழக்கமான வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.
மாதிரியின் பின்புற மேற்பரப்பில் லேசர் துடிப்புச் செறிவின் காலப் பரவல் (a) மற்றும் ஒலியின் வேகம் (b), ஒரு தனி லேசர் துடிப்புக்கான (நீல வளைகோடு) 300 லேசர் துடிப்புகளின் (சிவப்பு வளைகோடு) சராசரியாகக் கணக்கிடப்பட்ட லேசர் துடிப்பு (c) மற்றும் மீயொலித் துடிப்பு (d) நிறமாலைகள்.
லேசர் துடிப்பின் குறைந்த அதிர்வெண் உறை மற்றும் உயர் அதிர்வெண் பண்பேற்றம் ஆகியவற்றுக்கு முறையே தொடர்புடைய ஒலி சிகிச்சையின் குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் உயர் அதிர்வெண் கூறுகளை நம்மால் தெளிவாக வேறுபடுத்தி அறிய முடியும். லேசர் துடிப்பு உறையால் உருவாக்கப்படும் ஒலி அலைகளின் அலைநீளங்கள் \(40 செ.மீ}\)-ஐத் தாண்டுகின்றன; எனவே, ஒலி சமிக்ஞையின் அகன்ற அலைவரிசை உயர் அதிர்வெண் கூறுகளின் முக்கிய விளைவு நுண்கட்டமைப்பில் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
திட-திரவ உருகலில் (SLM) உள்ள இயற்பியல் செயல்முறைகள் சிக்கலானவை மற்றும் வெவ்வேறு இடஞ்சார்ந்த மற்றும் காலஞ்சார்ந்த அளவீடுகளில் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன. எனவே, திட-திரவ உருகலின் கோட்பாட்டுப் பகுப்பாய்விற்கு பன்-அளவீட்டு முறைகளே மிகவும் பொருத்தமானவை. கணித மாதிரிகள் தொடக்கத்தில் பன்-இயற்பியல் சார்ந்தவையாக இருக்க வேண்டும். அதன் பிறகு, ஒரு மந்த வாயுச் சூழலுடன் இடைவினைபுரியும் "திட-திரவ உருகல்" என்ற பல்படிநிலை ஊடகத்தின் இயக்கவியல் மற்றும் வெப்ப இயற்பியலைத் திறம்பட விவரிக்க முடியும். திட-திரவ உருகலில் உள்ள பொருள் வெப்பச் சுமைகளின் பண்புகள் பின்வருமாறு.
\(10^{13}~\text {W} cm}^2\) வரையிலான ஆற்றல் அடர்த்திகளுடன் கூடிய உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட லேசர் கதிர்வீச்சின் காரணமாக, \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ வரையிலான வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிர்விக்கும் விகிதங்கள்.
உருகி-திடமாகும் சுழற்சியானது 1 முதல் 10 மில்லி விநாடிகள் வரை நீடிக்கிறது, இது குளிர்விக்கும் போது உருகும் பகுதி விரைவாகத் திடமாவதற்குப் பங்களிக்கிறது.
மாதிரி மேற்பரப்பை வேகமாகச் சூடாக்குவதால், மேற்பரப்பு அடுக்கில் அதிக வெப்பமீள் அழுத்தங்கள் உருவாகின்றன. தூள் அடுக்கின் போதுமான (20% வரை) பகுதி வலுவாக ஆவியாகிறது63, இது லேசர் அரிப்பிற்குப் பதிலளிக்கும் விதமாக மேற்பரப்பில் ஒரு கூடுதல் அழுத்தச் சுமையை ஏற்படுத்துகிறது. இதன் விளைவாக, தூண்டப்பட்ட திரிபு, குறிப்பாக ஆதரவுகள் மற்றும் மெல்லிய கட்டமைப்பு கூறுகளுக்கு அருகில், பாகத்தின் வடிவவியலை கணிசமாக சிதைக்கிறது. துடிப்புள்ள லேசர் பதப்படுத்துதலில் உள்ள அதிக வெப்பமூட்டும் வீதம், மேற்பரப்பில் இருந்து அடி மூலக்கூறு வரை பரவும் மீயொலி திரிபு அலைகளை உருவாக்குகிறது. உள்ளூர் அழுத்தம் மற்றும் திரிபு பரவல் குறித்த துல்லியமான அளவுத் தரவைப் பெறுவதற்காக, வெப்பம் மற்றும் நிறை பரிமாற்றத்துடன் இணைந்த மீள் உருக்குலைவு சிக்கலின் ஒரு இடைநிலை உருவகப்படுத்துதல் செய்யப்படுகிறது.
மாதிரியின் ஆளும் சமன்பாடுகளில் (1) நிலையற்ற வெப்பப் பரிமாற்ற சமன்பாடுகள், இதில் வெப்பக் கடத்துத்திறன் நிலை (தூள், உருகல், பலபடிகம்) மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது, (2) தொடர் அரிப்பிற்குப் பிறகு மீள் உருக்குலைவில் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்கள் மற்றும் வெப்பமீள் விரிவாக்கச் சமன்பாடு ஆகியவை அடங்கும். எல்லை மதிப்புச் சிக்கல் சோதனை நிலைமைகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பண்பேற்றப்பட்ட லேசர் பாய்வு மாதிரி மேற்பரப்பில் வரையறுக்கப்படுகிறது. வெப்பச்சலன குளிர்வித்தல் என்பது கடத்தும் வெப்பப் பரிமாற்றம் மற்றும் ஆவியாதல் பாய்வு ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. நிறை பாய்வு, ஆவியாகும் பொருளின் தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தத்தின் கணக்கீட்டின் அடிப்படையில் வரையறுக்கப்படுகிறது. மீள்நெகிழ்வுத் தகைவு-திரிபு உறவு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் வெப்பமீள் தகைவு வெப்பநிலை வேறுபாட்டிற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். பெயரளவு சக்தி \(300~\text {W}\), அதிர்வெண் \(10^5~\text {Hz}\), இடைப்பட்ட குணகம் 100 மற்றும் பயனுள்ள கற்றை விட்டம் \(200~\upmu \text {m}\ ) ஆகியவற்றிற்கு.
படம் 3, ஒரு பருநிலை கணித மாதிரியைப் பயன்படுத்தி உருகிய மண்டலத்தின் எண்முறை உருவகப்படுத்துதலின் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. இணைவு மண்டலத்தின் விட்டம் \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) ஆரம்) மற்றும் \(40~\upmu \text {m}\) ஆழம் ஆகும். துடிப்பு பண்பேற்றத்தின் உயர் இடைப்பட்ட காரணியின் காரணமாக, மேற்பரப்பு வெப்பநிலை காலப்போக்கில் உள்ளூரில் \(100~\text {K}\) என மாறுபடுவதை உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. வெப்பமூட்டும் \(V_h\) மற்றும் குளிர்விக்கும் \(V_c\) விகிதங்கள் முறையே \(10^7\) மற்றும் \(10^6~\text {K}/\text {s}\) என்ற வரிசையில் உள்ளன. இந்த மதிப்புகள் எங்களின் முந்தைய பகுப்பாய்வு64 உடன் நல்ல இணக்கத்தைக் கொண்டுள்ளன. \(V_h\) மற்றும் \(V_c\) இடையே உள்ள ஒரு வரிசை அளவு வேறுபாடு, மேற்பரப்பு அடுக்கின் விரைவான அதிக வெப்பமடைதலுக்கு வழிவகுக்கிறது, அங்கு அடி மூலக்கூறுக்கான வெப்பக் கடத்தல் உருகலை அகற்றப் போதுமானதாக இல்லை. வெப்பம். எனவே, \(t=26~\upmu \text {s}\) இல் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை \(4800~\text {K}\) வரை உச்சத்தை அடைகிறது. பொருளின் தீவிரமான ஆவியாதல், மாதிரியின் மேற்பரப்பு அதிகப்படியான அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகி உரிந்து போவதற்குக் காரணமாகலாம்.
316L மாதிரித் தகட்டின் மீது ஒற்றை லேசர் துடிப்பு பதப்படுத்துதலின் உருகு மண்டலத்தின் எண்முறை உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள். துடிப்பின் தொடக்கத்திலிருந்து உருகிய குளத்தின் ஆழம் அதன் அதிகபட்ச மதிப்பை அடையும் வரையிலான நேரம் \(180~\upmu\text {s}\) ஆகும். சமவெப்பக்கோடு\(T = T_L = 1723~\text {K}\) திரவ மற்றும் திட நிலைகளுக்கு இடையிலான எல்லையைக் குறிக்கிறது. சம அழுத்தக்கோடுகள் (மஞ்சள் கோடுகள்) அடுத்த பகுதியில் வெப்பநிலையின் சார்பாகக் கணக்கிடப்பட்ட வளைவு அழுத்தத்திற்கு ஒத்திருக்கின்றன. எனவே, இரண்டு சமவெப்பக்கோடுகளுக்கு (சமவெப்பக்கோடுகள்\(T=T_L\) மற்றும் சம அழுத்தக்கோடுகள்\(\sigma =\sigma _V(T)\)) இடையிலான பகுதியில், திட நிலை வலுவான இயந்திர சுமைகளுக்கு உட்படுகிறது, இது நுண் கட்டமைப்பில் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
இந்த விளைவு படம் 4a-வில் மேலும் விளக்கப்பட்டுள்ளது, அங்கு உருகிய மண்டலத்தில் உள்ள அழுத்த நிலை, நேரம் மற்றும் மேற்பரப்பில் இருந்து உள்ள தூரத்தின் சார்பாக வரைபடமாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. முதலாவதாக, அழுத்தத்தின் நடத்தை, மேலே உள்ள படம் 2-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள லேசர் துடிப்புச் செறிவின் பண்பேற்றத்துடன் தொடர்புடையது. சுமார் t=26 µ-இல், ஏறத்தாழ 10 MPa அளவிலான ஒரு உச்சபட்ச அழுத்தம் காணப்பட்டது. இரண்டாவதாக, கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளியில் உள்ள உள்ளூர் அழுத்தத்தின் ஏற்ற இறக்கமானது, 500 kHz அதிர்வெண்ணைப் போன்றே அலைவுப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இதன் பொருள், மீயொலி அழுத்த அலைகள் மேற்பரப்பில் உருவாக்கப்பட்டு, பின்னர் அடி மூலக்கூறினுள் பரவுகின்றன என்பதாகும்.
உருகும் பகுதிக்கு அருகிலுள்ள உருமாற்ற மண்டலத்தின் கணக்கிடப்பட்ட பண்புகள் படம் 4b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. லேசர் அரிப்பு மற்றும் வெப்பமீள்விசை ஆகியவை அடி மூலக்கூறினுள் பரவும் மீள் உருமாற்ற அலைகளை உருவாக்குகின்றன. படத்தில் காணப்படுவது போல, விசை உருவாக்கத்தில் இரண்டு நிலைகள் உள்ளன. \(t < 40~\upmu \text {s}\) என்ற முதல் கட்டத்தின் போது, ​​மேற்பரப்பு அழுத்தத்தைப் போன்ற ஒரு பண்பேற்றத்துடன் மைசஸ் விசை \(8~\text {MPa}\) ஆக உயர்கிறது. இந்த விசை லேசர் அரிப்பினால் ஏற்படுகிறது, மேலும் ஆரம்ப வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதி மிகவும் சிறியதாக இருந்ததால் கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளிகளில் வெப்பமீள்விசை எதுவும் காணப்படவில்லை. அடி மூலக்கூறினுள் வெப்பம் சிதறடிக்கப்படும்போது, ​​கட்டுப்பாட்டுப் புள்ளி \(40~\text {MPa}\)-க்கு மேல் உயர் வெப்பமீள்விசையை உருவாக்குகிறது.
பெறப்பட்ட பண்பேற்றப்பட்ட அழுத்த நிலைகள் திட-திரவ இடைமுகத்தில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் அவை திடமாதல் பாதையை நிர்வகிக்கும் கட்டுப்பாட்டு பொறிமுறையாகவும் இருக்கலாம். உருமாற்ற மண்டலத்தின் அளவு, உருகுதல் மண்டலத்தின் அளவை விட 2 முதல் 3 மடங்கு பெரியது. படம் 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உருகுதல் சமவெப்பக்கோட்டின் இருப்பிடமும், விளைவு அழுத்தத்திற்கு சமமான அழுத்த நிலையும் ஒப்பிடப்படுகின்றன. இதன் பொருள், துடிப்புள்ள லேசர் கதிர்வீச்சு, உடனடி நேரத்தைப் பொறுத்து 300 முதல் 800 µm வரையிலான பயனுள்ள விட்டம் கொண்ட உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட பகுதிகளில் அதிக இயந்திர சுமைகளை வழங்குகிறது என்பதாகும்.
எனவே, துடிப்புள்ள லேசர் பதப்படுத்துதலின் சிக்கலான பண்பேற்றம் மீயொலி விளைவுக்கு வழிவகுக்கிறது. மீயொலி சுமை இல்லாத SLM உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​நுண்கட்டமைப்புத் தேர்வுப் பாதை வேறுபட்டது. உருக்குலைந்த நிலையற்ற பகுதிகள் திட நிலையில் அமுக்கம் மற்றும் நீட்சியின் காலமுறை சுழற்சிகளுக்கு வழிவகுக்கின்றன. இதனால், புதிய தானிய எல்லைகள் மற்றும் துணை தானிய எல்லைகளின் உருவாக்கம் சாத்தியமாகிறது. எனவே, கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி, நுண்கட்டமைப்புப் பண்புகளை வேண்டுமென்றே மாற்ற முடியும். பெறப்பட்ட முடிவுகள், துடிப்பு பண்பேற்றத்தால் தூண்டப்பட்ட மீயொலியால் இயக்கப்படும் ஒரு SLM முன்மாதிரியை வடிவமைப்பதற்கான சாத்தியத்தை வழங்குகின்றன. இந்த நிலையில், வேறு இடங்களில் பயன்படுத்தப்படும் அழுத்தமின் தூண்டி 26-ஐத் தவிர்க்கலாம்.
(அ) ​​சமச்சீர் அச்சின் வழியே மேற்பரப்பிலிருந்து 0, 20 மற்றும் 40 μm ஆகிய வெவ்வேறு தொலைவுகளில் கணக்கிடப்பட்ட, நேரத்தைச் சார்ந்த அழுத்தம். (ஆ) மாதிரி மேற்பரப்பிலிருந்து 70, 120 மற்றும் 170 μm ஆகிய தொலைவுகளில் ஒரு திடப் பொருளில் கணக்கிடப்பட்ட, நேரத்தைச் சார்ந்த வான் மைசஸ் தகைவு.
\(20\times 20\times 5~\text {mm}\) பரிமாணங்களைக் கொண்ட AISI 321H துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தகடுகளில் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. ஒவ்வொரு லேசர் துடிப்புக்குப் பிறகும், தகடு \(50~\upmu \text {m}\) நகர்கிறது, மேலும் இலக்குப் பரப்பில் உள்ள லேசர் கற்றையின் அகலம் சுமார் \(100~\upmu \text {m}\) ஆகும். தானியச் செம்மையாக்கத்திற்காக, பதப்படுத்தப்பட்ட பொருளை மீண்டும் உருக்குவதைத் தூண்டுவதற்கு, அதே தடத்தில் ஐந்து முறை வரை அடுத்தடுத்த கற்றைப் பாய்ச்சல்கள் செய்யப்படுகின்றன. எல்லா நிகழ்வுகளிலும், லேசர் கதிர்வீச்சின் அலைவுக்கூறுகளைப் பொறுத்து, மீண்டும் உருக்கப்பட்ட பகுதி மீயொலி அலைகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. இது சராசரி தானியப் பரப்பில் 5 மடங்குக்கும் அதிகமான குறைப்பை ஏற்படுத்துகிறது. அடுத்தடுத்த மீண்டும் உருக்கும் சுழற்சிகளின் (பாய்ச்சல்களின்) எண்ணிக்கையுடன், லேசர்-உருகிய பகுதியின் நுண்ணமைப்பு எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை படம் 5 காட்டுகிறது.
துணை வரைபடங்கள் (a,d,g,j) மற்றும் (b,e,h,k) – லேசர் உருக்கப்பட்ட பகுதிகளின் நுண்ணமைப்பு, துணை வரைபடங்கள் (c,f,i,l) – வண்ண மணிகளின் பரப்பளவுப் பரவல். நிழலிடல், வரைபடத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்பட்ட துகள்களைக் குறிக்கிறது. வண்ணங்கள் மணிப் பகுதிகளுக்கு ஒத்திருக்கின்றன (வரைபடத்தின் மேலே உள்ள வண்ணப் பட்டையைப் பார்க்கவும்). துணை வரைபடங்கள் (ac) பதப்படுத்தப்படாத துருப்பிடிக்காத எஃகையும், துணை வரைபடங்கள் (df), (gi), (jl) ஆகியவை 1, 3 மற்றும் 5 மறு உருக்கல்களையும் குறிக்கின்றன.
அடுத்தடுத்த பாய்ச்சல்களுக்கு இடையில் லேசர் துடிப்பு ஆற்றல் மாறாததால், உருகிய பகுதியின் ஆழம் ஒரே மாதிரியாக இருக்கிறது. இதனால், அடுத்த பாதை முந்தையதை முழுமையாக "மூடுகிறது". இருப்பினும், பாய்ச்சல்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்போது சராசரி மற்றும் இடைநிலைத் துகள் பரப்பளவு குறைகிறது என்பதை வரைபடம் காட்டுகிறது. இது, லேசர் உருகிய பொருளின் மீது செயல்படாமல், அடி மூலக்கூறின் மீது செயல்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கலாம்.
உருகிய குளத்தின் விரைவான குளிர்வித்தலால் தானியச் செம்மையாக்கம் ஏற்படலாம்65. மற்றொரு தொகுதி சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன, அதில் துருப்பிடிக்காத எஃகுத் தகடுகளின் (321H மற்றும் 316L) மேற்பரப்புகள் வளிமண்டலத்திலும் (படம் 6) மற்றும் வெற்றிடத்திலும் (படம் 7) தொடர்ச்சியான அலை லேசர் கதிர்வீச்சுக்கு உட்படுத்தப்பட்டன. சராசரி லேசர் சக்தி (முறையே 300 W மற்றும் 100 W) மற்றும் உருகிய குளத்தின் ஆழம் ஆகியவை தன்னிச்சையாக இயங்கும் பயன்முறையில் உள்ள Nd:YAG லேசரின் சோதனை முடிவுகளுக்கு நெருக்கமாக உள்ளன. இருப்பினும், ஒரு வழக்கமான தூண் போன்ற அமைப்பு காணப்பட்டது.
தொடர் அலை லேசரின் (300 W நிலையான திறன், 200 மிமீ/வி ஸ்கேன் வேகம், AISI 321H துருப்பிடிக்காத எஃகு) லேசர் உருக்கிய பகுதியின் நுண்ணமைப்பு.
(அ) ​​தொடர் அலை லேசரைக் (100 W நிலையான திறன், 200 மிமீ/வி ஸ்கேன் வேகம், AISI 316L துருப்பிடிக்காத எஃகு) கொண்டு வெற்றிடத்தில் லேசர் மூலம் உருக்கப்பட்ட பகுதியின் நுண்ணமைப்பு மற்றும் (ஆ) எலக்ட்ரான் பின்சிதறல் விளிம்புப் படங்கள் (≈ 2 மில்லிபார்).
எனவே, லேசர் துடிப்பு தீவிரத்தின் சிக்கலான பண்பேற்றம், அதன் விளைவாக உருவாகும் நுண் கட்டமைப்பில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டிருப்பது தெளிவாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த விளைவு இயந்திரவியல் தன்மை கொண்டது என்றும், உருகிய பொருளின் கதிர்வீச்சுக்குட்பட்ட மேற்பரப்பில் இருந்து மாதிரியின் ஆழம் வரை பரவும் மீயொலி அதிர்வுகள் உருவாவதால் இது நிகழ்கிறது என்றும் நாங்கள் நம்புகிறோம். Ti-6Al-4V கலப்புலோகம் 26 மற்றும் துருப்பிடிக்காத எஃகு 34 உள்ளிட்ட பல்வேறு பொருட்களில் அதிக-தீவிர மீயொலியை வழங்கும் வெளிப்புற அழுத்தமின்சார மாற்றிகள் மற்றும் ஒலி அலைத்தடங்களைப் பயன்படுத்தி 13, 26, 34, 66, 67 ஆகியவற்றில் இதேபோன்ற முடிவுகள் பெறப்பட்டன. சாத்தியமான பொறிமுறை பின்வருமாறு ஊகிக்கப்படுகிறது. அதிவேக உள்ளிட ஒத்திசைவு எக்ஸ்-கதிர் படமெடுத்தலில் நிரூபிக்கப்பட்டபடி, தீவிர மீயொலி ஒலிக்குழிவுறுதலை ஏற்படுத்தக்கூடும். குழிவுறுதல் குமிழ்களின் சரிவு, உருகிய பொருளில் அதிர்ச்சி அலைகளை உருவாக்குகிறது, அதன் முன் அழுத்தம் சுமார் \(100~\text {MPa}\)69 ஐ அடைகிறது. இத்தகைய அதிர்ச்சி அலைகள், திரவங்களின் மொத்தப் பகுதியில் முக்கியமான அளவு திட-கட்ட கருக்கள் உருவாவதை ஊக்குவிக்கும் அளவுக்கு வலிமையாக இருக்கலாம், இது சீர்குலைக்கிறது. அடுக்குக்கு அடுக்கு சேர்க்கை உற்பத்தியின் வழக்கமான தூண் வடிவ தானிய அமைப்பு.
இங்கு, தீவிர சோனிகேஷனால் ஏற்படும் கட்டமைப்பு மாற்றத்திற்குப் பொறுப்பான மற்றொரு வழிமுறையை நாங்கள் முன்மொழிகிறோம். திடப்படுத்தப்பட்ட உடனேயே, பொருள் உருகுநிலைக்கு அருகில் அதிக வெப்பநிலையில் உள்ளது மற்றும் மிகக் குறைந்த விளைவு அழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது. தீவிர மீயொலி அலைகள், சூடான, திடப்படுத்தப்பட்ட பொருளின் தானிய அமைப்பை மாற்றுவதற்கு பிளாஸ்டிக் பாய்வை ஏற்படுத்தக்கூடும். இருப்பினும், விளைவு அழுத்தத்தின் வெப்பநிலை சார்பு குறித்த நம்பகமான சோதனைத் தரவுகள் \(T\lesssim 1150~\text {K}\) இல் கிடைக்கின்றன (படம் 8 ஐப் பார்க்கவும்). எனவே, இந்தக் கருதுகோளைச் சோதிக்க, உருகுநிலைக்கு அருகிலுள்ள விளைவு அழுத்த நடத்தையை மதிப்பிடுவதற்காக, AISI 316 L எஃகு போன்ற Fe-Cr-Ni கலவையின் மூலக்கூறு இயக்கவியல் (MD) உருவகப்படுத்துதல்களை நாங்கள் செய்தோம். விளைவு அழுத்தத்தைக் கணக்கிட, 70, 71, 72, 73 இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள MD வெட்டு அழுத்த தளர்வு நுட்பத்தை நாங்கள் பயன்படுத்தினோம். அணுக்களுக்கு இடையேயான தொடர்பு கணக்கீடுகளுக்கு, 74 இலிருந்து உட்பொதிக்கப்பட்ட அணு மாதிரியை (EAM) நாங்கள் பயன்படுத்தினோம். MD உருவகப்படுத்துதல்கள் LAMMPS குறியீடுகள் 75,76 ஐப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டன. MD இன் விவரங்கள் உருவகப்படுத்துதல்கள் வேறு இடத்தில் வெளியிடப்படும். வெப்பநிலையின் சார்பாக விளைவு அழுத்தத்தின் MD கணக்கீட்டு முடிவுகள், கிடைக்கப்பெற்ற சோதனைத் தரவுகள் மற்றும் பிற மதிப்பீடுகளுடன்77,78,79,80,81,82 படம் 8-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
AISI கிரேடு 316 ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுக்கான வளைவுத் தகைவு மற்றும் MD உருவகப்படுத்துதல்களுக்கான மாதிரி கலவை எதிர் வெப்பநிலை. குறிப்புகளிலிருந்து சோதனை அளவீடுகள்: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. (f)82 என்பது லேசர்-உதவி சேர்க்கை உற்பத்தியின் போது வரிசைமுறை தகைவு அளவீட்டிற்கான வளைவுத் தகைவு-வெப்பநிலை சார்புநிலையின் ஒரு அனுபவ மாதிரி ஆகும். இந்த ஆய்வில் உள்ள பெரிய அளவிலான MD உருவகப்படுத்துதல்களின் முடிவுகள், குறைபாடற்ற எல்லையற்ற ஒற்றைப் படிகத்திற்கு \(\vartriangleleft\) என்றும், ஹால்-பெட்ச் தொடர்பு பரிமாணங்கள்\(d = 50~\upmu \text {m}\) வழியாக சராசரி தானிய அளவைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டு வரையறுக்கப்பட்ட தானியங்களுக்கு \(\vartriangleright\) என்றும் குறிக்கப்படுகின்றன.
\(T>1500~\text {K}\) வெப்பநிலையில், வளைவுத் தகைவு \(40~\text {MPa}\) க்கும் கீழே குறைகிறது என்பதைக் காணலாம். மறுபுறம், லேசரால் உருவாக்கப்பட்ட மீயொலி வீச்சானது \(40~\text {MPa}\) ஐத் தாண்டும் என்று மதிப்பீடுகள் கணிக்கின்றன (படம் 4b ஐப் பார்க்கவும்), இது சற்றுமுன் திடப்படுத்தப்பட்ட சூடான பொருளில் நெகிழிப் பாய்வைத் தூண்டுவதற்குப் போதுமானதாகும்.
ஒரு சிக்கலான செறிவு-மாடுலேட்டட் துடிப்புள்ள லேசர் மூலத்தைப் பயன்படுத்தி, SLM செயல்பாட்டின் போது 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகின் நுண்கட்டமைப்பு உருவாக்கம் சோதனை ரீதியாக ஆராயப்பட்டது.
1, 3 அல்லது 5 தடவைகளுக்குப் பிறகு தொடர்ச்சியாக லேசரால் மீண்டும் உருக்குவதால், லேசர் உருகு மண்டலத்தில் துகள்களின் அளவு குறைவது கண்டறியப்பட்டது.
மேக்ரோஸ்கோபிக் மாதிரியாக்கத்தின்படி, மீயொலி உருக்குலைவு திடமாதல் முகப்பைச் சாதகமாகப் பாதிக்கக்கூடிய பகுதியின் மதிப்பிடப்பட்ட அளவு \(1~\text {mm}\) வரை உள்ளது.
நுண்ணிய MD மாதிரியானது, AISI 316 ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகின் வளைவு வலிமையானது, உருகுநிலைக்கு அருகில் \(40~\text {MPa}\) ஆகக் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.
பெறப்பட்ட முடிவுகள், சிக்கலான பண்பேற்றப்பட்ட லேசர் செயலாக்கத்தைப் பயன்படுத்திப் பொருட்களின் நுண் கட்டமைப்பைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான ஒரு முறையை முன்வைப்பதோடு, துடிப்புள்ள SLM நுட்பத்தின் புதிய மாற்றியமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான அடிப்படையாகவும் அமையக்கூடும்.
லியு, ஒய். மற்றும் பலர். லேசர் செலக்டிவ் மெல்டிங் மூலம் இன் சிட்டு TiB2/AlSi10Mg கலவைகளின் நுண்ணமைப்பு பரிணாமம் மற்றும் இயந்திர பண்புகள் [J]. ஜே. அலாய்ஸ்.கம்பவுண்ட்.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
காவ், எஸ். மற்றும் பலர். 316L துருப்பிடிக்காத எஃகின் லேசர் தேர்ந்தெடுத்த உருகுதலின் மறுபடிகமாக்கல் தானிய எல்லைப் பொறியியல் [J]. ஜர்னல் ஆஃப் அல்மா மேட்டர். 200, 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
சென், எக்ஸ். & கியூ, சி. லேசர் உருக்கிய டைட்டேனியம் கலப்புலோகங்களை லேசர் மூலம் மீண்டும் சூடாக்குவதன் மூலம் மேம்படுத்தப்பட்ட நீளும் தன்மையுடன் கூடிய சாண்ட்விச் நுண்கட்டமைப்புகளை அதே இடத்தில் உருவாக்குதல். சயின்ஸ்.ரெப். 10, 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
அசார்னியா, ஏ. மற்றும் பலர். லேசர் உலோகப் படிவு (LMD) மூலம் Ti-6Al-4V பாகங்களின் சேர்க்கை உற்பத்தி: செயல்முறை, நுண்ணமைப்பு மற்றும் இயந்திர பண்புகள். ஜே. அலாய்ஸ். காம்பவுண்ட். 804, 163–191. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
குமார, சி. மற்றும் பலர். அலாய் 718-இன் மீது லேசர் உலோகத் தூள் வழி ஆற்றல் படிவுமுறையின் நுண்ணமைப்பு மாதிரியாக்கம். ஆட் டு மேனுஃபேக்சர்.25, 357–364. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
புசே, எம். மற்றும் பலர். லேசர் ஷாக் பீனிங் மூலம் பதப்படுத்தப்பட்ட, சேர்க்கை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட மாதிரிகளின் அளவுரு நியூட்ரான் பிராக் எட்ஜ் இமேஜிங் ஆய்வு. சயின்ஸ்.ரெப். 11, 14919. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
டான், எக்ஸ். மற்றும் பலர். எலக்ட்ரான் கற்றை உருகுதல் மூலம் சேர்க்கை முறையில் தயாரிக்கப்பட்ட Ti-6Al-4V-இன் சாய்வு நுண்கட்டமைப்பு மற்றும் இயந்திரவியல் பண்புகள். அல்மா மெட்டீரியல்ஸ் ஜர்னல். 97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).