Nature.comను సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్‌లో CSSకు పరిమిత మద్దతు ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు అప్‌డేట్ చేయబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో కంపాటిబిలిటీ మోడ్‌ను ఆఫ్ చేయాలని) మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. ఈలోగా, మద్దతు కొనసాగేలా చూసేందుకు, మేము సైట్‌ను స్టైలింగ్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా ప్రదర్శిస్తాము.
తయారీ ప్రక్రియలో ఉత్పత్తుల సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని నియంత్రించడానికి, సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ ఆధారంగా ఒక కొత్త విధానం ప్రతిపాదించబడింది. ఈ విధానం, సంక్లిష్టమైన ఇంటెన్సిటీ-మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ ఇర్రేడియేషన్ ద్వారా కరిగిన పూల్‌లో అధిక-తీవ్రత గల అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేయడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలు మరియు సంఖ్యాత్మక అనుకరణలు ఈ నియంత్రణ విధానం సాంకేతికంగా సాధ్యమని మరియు ఆధునిక సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ యంత్రాల రూపకల్పనలో సమర్థవంతంగా ఏకీకృతం చేయవచ్చని చూపిస్తున్నాయి.
ఇటీవలి దశాబ్దాలలో సంక్లిష్ట ఆకారపు భాగాల అడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ (AM) గణనీయంగా పెరిగింది. అయినప్పటికీ, సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ (SLM)1,2,3, డైరెక్ట్ లేజర్ మెటల్ డిపోజిషన్4,5,6, ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ మెల్టింగ్7,8 మరియు ఇతరాలు9,10 వంటి వివిధ రకాల అడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ప్రక్రియలు ఉన్నప్పటికీ, భాగాలు లోపభూయిష్టంగా ఉండవచ్చు. దీనికి ప్రధాన కారణం, అధిక ఉష్ణ ప్రవణతలు, అధిక శీతలీకరణ రేట్లు, మరియు పదార్థాలను కరిగించడం మరియు తిరిగి కరిగించడంలో ఉండే సంక్లిష్టమైన తాపన చక్రాలతో ముడిపడి ఉన్న ద్రవ పూల్ ఘనీభవన ప్రక్రియ యొక్క నిర్దిష్ట లక్షణాలు11. ఇవి ఎపిటాక్సియల్ గ్రెయిన్ వృద్ధికి మరియు గణనీయమైన పోరోసిటీకి12,13 దారితీస్తాయి. సూక్ష్మ సమచతుర గ్రెయిన్ నిర్మాణాలను సాధించడానికి, ఉష్ణ ప్రవణతలు, శీతలీకరణ రేట్లు మరియు మిశ్రమ లోహ కూర్పును నియంత్రించడం లేదా వివిధ లక్షణాలు గల బాహ్య క్షేత్రాల (ఉదాహరణకు, అల్ట్రాసౌండ్) ద్వారా అదనపు భౌతిక షాక్‌లను ప్రయోగించడం అవసరమని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.
సాంప్రదాయ కాస్టింగ్ ప్రక్రియలలో ఘనీభవన ప్రక్రియపై కంపన చికిత్స ప్రభావానికి సంబంధించిన అనేక ప్రచురణలు ఉన్నాయి¹⁴,¹⁵. అయితే, ద్రవ రూపంలో ఉన్న పదార్థానికి బాహ్య క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేయడం వల్ల ఆశించిన పదార్థ సూక్ష్మ నిర్మాణం ఏర్పడదు. ద్రవ దశ యొక్క పరిమాణం తక్కువగా ఉంటే, పరిస్థితి నాటకీయంగా మారుతుంది. ఈ సందర్భంలో, బాహ్య క్షేత్రం ఘనీభవన ప్రక్రియను గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. తీవ్రమైన ధ్వని క్షేత్రాలు¹⁶,¹⁷,¹⁸,¹⁹,²⁰,²¹,²²,²³,²⁴,²⁵,²⁶,²⁷, ఆర్క్ స్టిరింగ్²⁸ మరియు ఆసిలేషన్²⁹, పల్స్డ్ ప్లాస్మా ఆర్క్‌లు³⁰,³¹ మరియు ఇతర పద్ధతుల³² సమయంలో విద్యుదయస్కాంత ప్రభావాలు పరిగణించబడ్డాయి. బాహ్య అధిక-తీవ్రత గల అల్ట్రాసౌండ్ మూలాన్ని (20 kHz వద్ద) ఉపయోగించి సబ్‌స్ట్రేట్‌కు జతచేయండి. తగ్గిన ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత కారణంగా పెరిగిన కూర్పు సబ్‌కూలింగ్ జోన్ మరియు కావిటేషన్ ద్వారా కొత్త క్రిస్టలైట్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి అల్ట్రాసౌండ్ పెంపుదల కారణంగా అల్ట్రాసౌండ్-ప్రేరిత గ్రెయిన్ రిఫైన్‌మెంట్ జరుగుతుంది.
ఈ పరిశోధనలో, కరిగించే లేజర్ ద్వారానే ఉత్పత్తి అయ్యే ధ్వని తరంగాలతో కరిగిన పదార్థాన్ని సోనికేట్ చేయడం ద్వారా ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్స్ యొక్క గ్రెయిన్ నిర్మాణాన్ని మార్చే అవకాశాన్ని మేము పరిశోధించాము. కాంతిని శోషించుకునే మాధ్యమంపై పడే లేజర్ వికిరణం యొక్క తీవ్రత మాడ్యులేషన్, అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాల ఉత్పత్తికి దారితీస్తుంది, ఇవి పదార్థం యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ను మారుస్తాయి. లేజర్ వికిరణం యొక్క ఈ తీవ్రత మాడ్యులేషన్‌ను ఇప్పటికే ఉన్న SLM 3D ప్రింటర్లలో సులభంగా అనుసంధానించవచ్చు. ఈ పరిశోధనలోని ప్రయోగాలు, తీవ్రత-మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ వికిరణానికి గురైన స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ప్లేట్లపై నిర్వహించబడ్డాయి. కాబట్టి, సాంకేతికంగా, లేజర్ ఉపరితల చికిత్స చేయబడింది. అయితే, పొర-పొరగా నిర్మించే క్రమంలో, ప్రతి పొర యొక్క ఉపరితలంపై అటువంటి లేజర్ చికిత్స చేస్తే, మొత్తం ఘనపరిమాణంపై లేదా ఘనపరిమాణంలోని ఎంచుకున్న భాగాలపై ప్రభావాలు సాధించబడతాయి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, భాగాన్ని పొర-పొరగా నిర్మిస్తే, ప్రతి పొర యొక్క లేజర్ ఉపరితల చికిత్స "లేజర్ వాల్యూమ్ ట్రీట్‌మెంట్"కు సమానం.
అల్ట్రాసోనిక్ హార్న్ ఆధారిత అల్ట్రాసోనిక్ థెరపీలో, స్థిర ధ్వని తరంగం యొక్క అల్ట్రాసోనిక్ శక్తి భాగం అంతటా పంపిణీ చేయబడుతుంది, అయితే లేజర్-ప్రేరిత అల్ట్రాసోనిక్ తీవ్రత లేజర్ వికిరణం శోషించబడే బిందువుకు సమీపంలో అధికంగా కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. SLM పౌడర్ బెడ్ ఫ్యూజన్ మెషీన్‌లో సోనోట్రోడ్‌ను ఉపయోగించడం సంక్లిష్టమైనది, ఎందుకంటే లేజర్ వికిరణానికి గురయ్యే పౌడర్ బెడ్ యొక్క పై ఉపరితలం స్థిరంగా ఉండాలి. అదనంగా, భాగం యొక్క పై ఉపరితలంపై యాంత్రిక ఒత్తిడి ఉండదు. అందువల్ల, ధ్వని ఒత్తిడి సున్నాకి దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు కణ వేగం భాగం యొక్క మొత్తం పై ఉపరితలంపై గరిష్ట వ్యాప్తిని కలిగి ఉంటుంది. మొత్తం కరిగిన పూల్ లోపల ధ్వని పీడనం వెల్డింగ్ హెడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన గరిష్ట పీడనంలో 0.1% మించదు, ఎందుకంటే స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌లో 20 kHz పౌనఃపున్యంతో అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యం ~ 0.3 మీ, మరియు లోతు సాధారణంగా ~ 0.3 మిమీ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, కావిటేషన్‌పై అల్ట్రాసౌండ్ ప్రభావం తక్కువగా ఉండవచ్చు.
డైరెక్ట్ లేజర్ మెటల్ డిపోజిషన్‌లో ఇంటెన్సిటీ-మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ రేడియేషన్ వాడకం అనేది ఒక క్రియాశీల పరిశోధనా రంగం అని గమనించాలి35,36,37,38.
మాధ్యమంపై పడే లేజర్ వికిరణం యొక్క ఉష్ణ ప్రభావం, కటింగ్41, వెల్డింగ్, గట్టిపరచడం, డ్రిల్లింగ్42, ఉపరితల శుభ్రపరచడం, ఉపరితల మిశ్రమం, ఉపరితల పాలిషింగ్43 మొదలైన పదార్థాల ప్రాసెసింగ్ కోసం ఉపయోగించే దాదాపు అన్ని లేజర్ టెక్నిక్‌లకు 39, 40 ఆధారం. లేజర్ ఆవిష్కరణ పదార్థాల ప్రాసెసింగ్ టెక్నిక్‌లలో కొత్త అభివృద్ధిని ప్రేరేపించింది మరియు ప్రాథమిక ఫలితాలు అనేక సమీక్షలు మరియు మోనోగ్రాఫ్‌లలో44,45,46 సంగ్రహించబడ్డాయి.
శోషక మాధ్యమంపై లేజింగ్ చర్యతో సహా, మాధ్యమంపై జరిగే ఏ అస్థిర చర్య అయినా, దానిలో ఎంతో కొంత సామర్థ్యంతో ధ్వని తరంగాలను ప్రేరేపిస్తుందని గమనించాలి. ప్రారంభంలో, ద్రవాలలో లేజర్ ద్వారా తరంగాలను ప్రేరేపించడం మరియు ధ్వని యొక్క వివిధ ఉష్ణ ప్రేరేపణ యంత్రాంగాలపై (ఉష్ణ వ్యాకోచం, బాష్పీభవనం, దశ పరివర్తన సమయంలో ఘనపరిమాణ మార్పు, సంకోచం మొదలైనవి) 47, 48, 49 ప్రధాన దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది. అనేక మోనోగ్రాఫ్‌లు50, 51, 52 ఈ ప్రక్రియ యొక్క సైద్ధాంతిక విశ్లేషణలను మరియు దాని సాధ్యమయ్యే ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను అందిస్తాయి.
ఈ సమస్యలు తదనంతరం వివిధ సమావేశాలలో చర్చించబడ్డాయి, మరియు అల్ట్రాసౌండ్ యొక్క లేజర్ ఉత్ప్రేరణకు లేజర్ టెక్నాలజీ యొక్క పారిశ్రామిక అనువర్తనాలు53 మరియు వైద్యం54 రెండింటిలోనూ అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. అందువల్ల, శోషక మాధ్యమంపై స్పందన లేజర్ కాంతి పనిచేసే ప్రక్రియ యొక్క ప్రాథమిక భావన స్థాపించబడిందని పరిగణించవచ్చు. SLM-తయారు చేసిన నమూనాలలో లోపాలను గుర్తించడానికి లేజర్ అల్ట్రాసోనిక్ తనిఖీని ఉపయోగిస్తారు55,56.
పదార్థాలపై లేజర్-ఉత్పత్తి చేసే షాక్ తరంగాల ప్రభావమే లేజర్ షాక్ పీనింగ్⁵⁷,⁵⁸,⁵⁹కు ఆధారం, దీనిని అడిటివ్‌గా తయారు చేసిన భాగాల⁶⁰ ఉపరితల చికిత్సకు కూడా ఉపయోగిస్తారు. అయితే, లేజర్ షాక్ బలోపేతం అనేది నానోసెకండ్ లేజర్ పల్స్‌లు మరియు యాంత్రికంగా లోడ్ చేయబడిన ఉపరితలాలపై (ఉదాహరణకు, ద్రవ పొరతో)⁵⁹ అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే యాంత్రిక లోడింగ్ గరిష్ట పీడనాన్ని పెంచుతుంది.
ఘనీభవించిన పదార్థాల సూక్ష్మ నిర్మాణంపై వివిధ భౌతిక క్షేత్రాల యొక్క సాధ్యమయ్యే ప్రభావాలను పరిశోధించడానికి ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి. ప్రయోగాత్మక అమరిక యొక్క క్రియాత్మక రేఖాచిత్రం పటం 1లో చూపబడింది. ఫ్రీ-రన్నింగ్ మోడ్‌లో పనిచేసే ఒక పల్స్డ్ Nd:YAG సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ (పల్స్ వ్యవధి \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\ )) ఉపయోగించబడింది. ప్రతి లేజర్ పల్స్ తటస్థ సాంద్రత ఫిల్టర్‌ల శ్రేణి మరియు ఒక బీమ్ స్ప్లిటర్ ప్లేట్ వ్యవస్థ గుండా పంపబడుతుంది. తటస్థ సాంద్రత ఫిల్టర్‌ల కలయికను బట్టి, లక్ష్యంపై పల్స్ శక్తి \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) నుండి \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) వరకు మారుతుంది. బీమ్ స్ప్లిటర్ నుండి పరావర్తనం చెందిన లేజర్ కిరణం ఏకకాల డేటా సేకరణ కోసం ఒక ఫోటోడయోడ్‌కు పంపబడుతుంది, మరియు లక్ష్యంపై పడే మరియు లక్ష్యం నుండి పరావర్తనం చెందే శక్తిని నిర్ధారించడానికి రెండు కెలోరీమీటర్లు (\(1~\text {ms}\) మించిన సుదీర్ఘ ప్రతిస్పందన సమయం గల ఫోటోడయోడ్‌లు) మరియు రెండు పవర్ మీటర్లు ఉపయోగించబడ్డాయి. పతన మరియు పరావర్తిత ఆప్టికల్ శక్తిని నిర్ధారించడానికి తక్కువ ప్రతిస్పందన సమయాలు (<10 ns) గల ఫోటోడయోడ్‌లను ఉపయోగించారు. నమూనా ప్రదేశంలో అమర్చిన ఒక విద్యున్నిరోధక అద్దం మరియు జెంటెక్-ఇఓ XLP12-3S-H2-D0 థర్మోపైల్ డిటెక్టర్‌ను ఉపయోగించి, సంపూర్ణ ప్రమాణాలలో విలువలను ఇచ్చేలా కెలోరిమీటర్లు మరియు పవర్ మీటర్లను క్రమాంకనం చేశారు. ఒక కటకాన్ని (1.06 μm వద్ద ప్రతి-పరావర్తన పూత, 160 mm నాభ్యంతరం) మరియు లక్ష్య ఉపరితలం వద్ద 60–100 μm బీమ్ వేస్ట్‌ను ఉపయోగించి కిరణ పుంజాన్ని లక్ష్యంపై కేంద్రీకరించారు.
ప్రయోగాత్మక అమరిక యొక్క క్రియాత్మక రేఖాచిత్రం: 1—లేజర్; 2—లేజర్ పుంజం; 3—న్యూట్రల్ డెన్సిటీ ఫిల్టర్; 4—సింక్రొనైజ్డ్ ఫోటోడయోడ్; 5—బీమ్ స్ప్లిటర్; 6—డయాఫ్రమ్; 7—పతన పుంజం యొక్క కెలోరీమీటర్; 8 – పరావర్తిత పుంజం యొక్క కెలోరీమీటర్; 9 – పతన పుంజం పవర్ మీటర్; 10 – పరావర్తిత పుంజం పవర్ మీటర్; 11 – ఫోకసింగ్ లెన్స్; 12 – అద్దం; 13 – నమూనా; 14 – బ్రాడ్‌బ్యాండ్ పీజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్; 15 – 2D కన్వర్టర్; 16 – పొజిషనింగ్ మైక్రోకంట్రోలర్; 17 – సింక్రొనైజేషన్ యూనిట్; 18 – వివిధ శాంప్లింగ్ రేట్లతో కూడిన మల్టీ-ఛానల్ డిజిటల్ అక్విజిషన్ సిస్టమ్; 19 – పర్సనల్ కంప్యూటర్.
అల్ట్రాసోనిక్ చికిత్స ఈ క్రింది విధంగా నిర్వహించబడుతుంది. లేజర్ ఫ్రీ-రన్నింగ్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది; అందువల్ల లేజర్ పల్స్ యొక్క వ్యవధి \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), ఇది సుమారుగా \(1.5~\upmu \text {s} \) చొప్పున ఉండే అనేక వ్యవధులను కలిగి ఉంటుంది. పటం 2లో చూపిన విధంగా, లేజర్ పల్స్ యొక్క తాత్కాలిక ఆకారం మరియు దాని స్పెక్ట్రమ్ ఒక అల్ప-పౌనఃపున్య ఎన్వలప్ మరియు ఒక అధిక-పౌనఃపున్య మాడ్యులేషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి, దీని సగటు పౌనఃపున్యం సుమారుగా \(0.7~\text {MHz}\) ఉంటుంది. పౌనఃపున్య ఎన్వలప్ పదార్థాన్ని వేడి చేయడానికి మరియు తదనంతరం కరిగించి, ఆవిరి చేయడానికి దోహదపడుతుంది, అయితే అధిక పౌనఃపున్య భాగం ఫోటోఅకౌస్టిక్ ప్రభావం కారణంగా అల్ట్రాసోనిక్ కంపనాలను అందిస్తుంది. లేజర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్ యొక్క తరంగరూపం ప్రధానంగా లేజర్ పల్స్ తీవ్రత యొక్క కాల ఆకారం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఇది \(7~\text {kHz}\) నుండి \ (2~\text {MHz}\) వరకు ఉంటుంది, మరియు కేంద్ర పౌనఃపున్యం \(~ 0.7~\text {MHz}\)గా ఉంటుంది. ఫోటోఅకౌస్టిక్ ప్రభావం వల్ల ఏర్పడిన అకౌస్టిక్ పల్స్‌లను, పాలివినైలిడీన్ ఫ్లోరైడ్ ఫిల్మ్‌లతో తయారు చేసిన బ్రాడ్‌బ్యాండ్ పీజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగించి రికార్డ్ చేశారు. రికార్డ్ చేయబడిన వేవ్‌ఫార్మ్ మరియు దాని స్పెక్ట్రమ్ పటం 2లో చూపబడ్డాయి. లేజర్ పల్స్‌ల ఆకారం ఒక ఫ్రీ-రన్నింగ్ మోడ్ లేజర్‌కు విలక్షణమైనదని గమనించాలి.
లేజర్ పల్స్ తీవ్రత యొక్క తాత్కాలిక పంపిణీ (a) మరియు నమూనా వెనుక ఉపరితలం వద్ద ధ్వని వేగం (b), 300 లేజర్ పల్స్‌లపై సగటున లేజర్ పల్స్ (c) మరియు అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్ (d) యొక్క స్పెక్ట్రా (ఎరుపు వక్రరేఖ) ఒకే లేజర్ పల్స్ (నీలి వక్రరేఖ) కోసం.
లేజర్ పల్స్ యొక్క అల్ప-పౌనఃపున్య ఎన్వలప్ మరియు అధిక-పౌనఃపున్య మాడ్యులేషన్‌కు అనుగుణంగా ఉండే ధ్వని చికిత్స యొక్క అల్ప-పౌనఃపున్య మరియు అధిక-పౌనఃపున్య భాగాలను మనం స్పష్టంగా వేరు చేయవచ్చు. లేజర్ పల్స్ ఎన్వలప్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే ధ్వని తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యాలు 40 సెం.మీ. కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి; అందువల్ల, సూక్ష్మ నిర్మాణంపై ధ్వని సంకేతం యొక్క బ్రాడ్‌బ్యాండ్ అధిక-పౌనఃపున్య భాగాల ప్రధాన ప్రభావం ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.
SLM లోని భౌతిక ప్రక్రియలు సంక్లిష్టమైనవి మరియు విభిన్న ప్రాదేశిక మరియు తాత్కాలిక ప్రమాణాలపై ఏకకాలంలో సంభవిస్తాయి. అందువల్ల, SLM యొక్క సైద్ధాంతిక విశ్లేషణకు బహుళ-ప్రమాణ పద్ధతులు అత్యంత అనుకూలమైనవి. గణిత నమూనాలు ప్రారంభంలో బహుళ-భౌతికంగా ఉండాలి. అప్పుడు జడ వాయు వాతావరణంతో సంకర్షణ చెందే బహుళ-దశల మాధ్యమం "ఘన-ద్రవ ద్రవం" యొక్క యాంత్రిక శాస్త్రం మరియు ఉష్ణభౌతిక శాస్త్రాన్ని సమర్థవంతంగా వివరించవచ్చు. SLM లో పదార్థ ఉష్ణ భారాల లక్షణాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి.
\(10^{13}~\text {W} cm}^2\) వరకు శక్తి సాంద్రతలతో స్థానికీకరించిన లేజర్ వికిరణం కారణంగా \(10^6~\text {K}/\text {s}\) వరకు వేడిచేయు మరియు చల్లబరిచే రేట్లు.
ద్రవీభవన-ఘనీభవన చక్రం 1 నుండి 10 మిల్లీసెకన్ల వరకు ఉంటుంది, ఇది శీతలీకరణ సమయంలో ద్రవీభవన ప్రాంతం వేగంగా ఘనీభవించడానికి దోహదపడుతుంది.
నమూనా ఉపరితలాన్ని వేగంగా వేడి చేయడం వలన ఉపరితల పొరలో అధిక థర్మోఎలాస్టిక్ ఒత్తిడులు ఏర్పడతాయి. పొడి పొరలోని తగినంత (20% వరకు) భాగం బలంగా ఆవిరైపోతుంది⁶³, దీని ఫలితంగా లేజర్ అబ్లేషన్‌కు ప్రతిస్పందనగా ఉపరితలంపై అదనపు పీడన భారం ఏర్పడుతుంది. పర్యవసానంగా, ప్రేరేపిత స్ట్రెయిన్ భాగం యొక్క జ్యామితిని, ముఖ్యంగా సపోర్ట్‌లు మరియు సన్నని నిర్మాణ మూలకాల దగ్గర, గణనీయంగా వక్రీకరిస్తుంది. పల్స్డ్ లేజర్ ఎనీలింగ్‌లో అధిక తాపన రేటు, ఉపరితలం నుండి సబ్‌స్ట్రేట్‌కు ప్రసరించే అల్ట్రాసోనిక్ స్ట్రెయిన్ తరంగాల ఉత్పత్తికి దారితీస్తుంది. స్థానిక ఒత్తిడి మరియు స్ట్రెయిన్ పంపిణీపై ఖచ్చితమైన పరిమాణాత్మక డేటాను పొందడానికి, ఉష్ణ మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీతో అనుసంధానించబడిన ఎలాస్టిక్ డిఫార్మేషన్ సమస్య యొక్క మెసోస్కోపిక్ సిమ్యులేషన్ నిర్వహించబడుతుంది.
మోడల్ యొక్క నియంత్రణ సమీకరణాలలో (1) ఉష్ణ వాహకత దశ స్థితి (పౌడర్, ద్రవీభవనం, పాలీక్రిస్టలైన్) మరియు ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉండే అస్థిర ఉష్ణ బదిలీ సమీకరణాలు, (2) కంటిన్యూమ్ అబ్లేషన్ తర్వాత స్థితిస్థాపక విరూపణలో హెచ్చుతగ్గులు మరియు థర్మోఎలాస్టిక్ విస్తరణ సమీకరణం ఉన్నాయి. సరిహద్దు విలువ సమస్య ప్రయోగాత్మక పరిస్థితుల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ ఫ్లక్స్ నమూనా ఉపరితలంపై నిర్వచించబడింది. సంవహన శీతలీకరణలో వాహక ఉష్ణ మార్పిడి మరియు బాష్పీభవన ఫ్లక్స్ ఉంటాయి. బాష్పీభవనం చెందుతున్న పదార్థం యొక్క సంతృప్త ఆవిరి పీడనం యొక్క గణన ఆధారంగా ద్రవ్యరాశి ఫ్లక్స్ నిర్వచించబడింది. ఎలాస్టోప్లాస్టిక్ ఒత్తిడి-విరూపణ సంబంధం ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ థర్మోఎలాస్టిక్ ఒత్తిడి ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. నామమాత్రపు శక్తి \(300~\text {W}\), పౌనఃపున్యం \(10^5~\text {Hz}\), అంతరాయ గుణకం 100 మరియు ప్రభావవంతమైన బీమ్ వ్యాసం \(200~\upmu \text {m}\) కోసం.
స్థూల గణిత నమూనాను ఉపయోగించి ద్రవీభవన మండలం యొక్క సంఖ్యాత్మక అనుకరణ ఫలితాలను పటం 3 చూపిస్తుంది. ద్రవీభవన మండలం యొక్క వ్యాసం \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) వ్యాసార్థం) మరియు \(40~\upmu \text {m}\) లోతు. పల్స్ మాడ్యులేషన్ యొక్క అధిక అంతరాయ కారకం కారణంగా ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత స్థానికంగా కాలంతో పాటు \(100~\text {K}\) గా మారుతుందని అనుకరణ ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. వేడిచేయు \(V_h\) మరియు చల్లబరిచు \(V_c\) రేట్లు వరుసగా \(10^7\) మరియు \(10^6~\text {K}/\text {s}\) క్రమంలో ఉన్నాయి. ఈ విలువలు మా మునుపటి విశ్లేషణ64తో బాగా సరిపోలుతున్నాయి. \(V_h\) మరియు \(V_c\) మధ్య పరిమాణ క్రమంలో వ్యత్యాసం ఉపరితల పొర వేగంగా అధిక వేడెక్కడానికి దారితీస్తుంది, ఇక్కడ వేడిని తొలగించడానికి సబ్‌స్ట్రేట్‌కు ఉష్ణ వాహకత సరిపోదు. వేడి. అందువల్ల, \(t=26~\upmu \text {s}\) వద్ద ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత గరిష్టంగా \(4800~\text {K}\)కి చేరుకుంటుంది. పదార్థం తీవ్రంగా ఆవిరైపోవడం వల్ల నమూనా ఉపరితలం అధిక పీడనానికి గురై ఊడిపోవచ్చు.
316L నమూనా పలకపై సింగిల్ లేజర్ పల్స్ ఎనీలింగ్ యొక్క ద్రవీభవన మండలం యొక్క సంఖ్యాత్మక అనుకరణ ఫలితాలు. పల్స్ ప్రారంభం నుండి ద్రవ పూల్ యొక్క లోతు గరిష్ట విలువను చేరే వరకు పట్టే సమయం \(180~\upmu\text {s}\). ఐసోథర్మ్\(T = T_L = 1723~\text {K}\) ద్రవ మరియు ఘన దశల మధ్య సరిహద్దును సూచిస్తుంది. ఐసోబార్లు (పసుపు గీతలు) తదుపరి విభాగంలో ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఫంక్షన్‌గా లెక్కించబడిన యీల్డ్ స్ట్రెస్‌కు అనుగుణంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, రెండు ఐసోలైన్‌ల (ఐసోథర్మ్‌లు\(T=T_L\) మరియు ఐసోబార్లు\(\sigma =\sigma _V(T)\)) మధ్య ఉన్న డొమైన్‌లో, ఘన దశ బలమైన యాంత్రిక భారాలకు లోనవుతుంది, ఇది సూక్ష్మ నిర్మాణంలో మార్పులకు దారితీయవచ్చు.
ఈ ప్రభావాన్ని పటం 4aలో మరింతగా వివరించబడింది, ఇక్కడ ద్రవీభవన మండలంలోని పీడన స్థాయిని, ఉపరితలం నుండి సమయం మరియు దూరానికి అనుగుణంగా ప్రమేయంగా గీయబడింది. మొదటగా, పీడన ప్రవర్తన అనేది పైన పటం 2లో వివరించిన లేజర్ పల్స్ తీవ్రత యొక్క మాడ్యులేషన్‌కు సంబంధించినది. సుమారు t=26 μ వద్ద దాదాపు 10 MPa గరిష్ట పీడనం గమనించబడింది. రెండవది, నియంత్రణ బిందువు వద్ద స్థానిక పీడనం యొక్క హెచ్చుతగ్గు 500 kHz పౌనఃపున్యం వలెనే అదే డోలనా లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. దీని అర్థం, అల్ట్రాసోనిక్ పీడన తరంగాలు ఉపరితలం వద్ద ఉత్పత్తి చేయబడి, ఆపై సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి ప్రసరిస్తాయి.
ద్రవీభవన మండలం సమీపంలోని విరూపణ మండలం యొక్క లెక్కించబడిన లక్షణాలు పటం 4bలో చూపబడ్డాయి. లేజర్ అబ్లేషన్ మరియు థర్మోఎలాస్టిక్ ఒత్తిడి స్థితిస్థాపక విరూపణ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అవి సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి వ్యాపిస్తాయి. పటంలో చూడగలిగినట్లుగా, ఒత్తిడి ఉత్పత్తిలో రెండు దశలు ఉన్నాయి. \(t < 40~\upmu \text {s}\) మొదటి దశలో, ఉపరితల పీడనాన్ని పోలిన మాడ్యులేషన్‌తో మైసెస్ ఒత్తిడి \(8~\text {MPa}\)కి పెరుగుతుంది. ఈ ఒత్తిడి లేజర్ అబ్లేషన్ కారణంగా ఏర్పడుతుంది, మరియు ప్రారంభ ఉష్ణ-ప్రభావిత మండలం చాలా చిన్నదిగా ఉన్నందున నియంత్రణ బిందువులలో ఎటువంటి థర్మోఎలాస్టిక్ ఒత్తిడి గమనించబడలేదు. సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి ఉష్ణం వెదజల్లబడినప్పుడు, నియంత్రణ బిందువు \(40~\text {MPa}\) కంటే ఎక్కువ అధిక థర్మోఎలాస్టిక్ ఒత్తిడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
పొందిన మాడ్యులేటెడ్ ఒత్తిడి స్థాయిలు ఘన-ద్రవ ఇంటర్‌ఫేస్‌పై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి మరియు ఘనీభవన మార్గాన్ని నియంత్రించే నియంత్రణ యంత్రాంగం కావచ్చు. విరూపణ మండలం యొక్క పరిమాణం ద్రవీభవన మండలం కంటే 2 నుండి 3 రెట్లు పెద్దదిగా ఉంటుంది. పటం 3లో చూపిన విధంగా, ద్రవీభవన ఐసోథర్మ్ యొక్క స్థానం మరియు యీల్డ్ స్ట్రెస్‌కు సమానమైన ఒత్తిడి స్థాయిని పోల్చారు. దీని అర్థం ఏమిటంటే, పల్స్డ్ లేజర్ ఇర్రేడియేషన్ తక్షణ సమయాన్ని బట్టి 300 మరియు 800 µm మధ్య ప్రభావవంతమైన వ్యాసంతో స్థానికీకరించిన ప్రాంతాలలో అధిక యాంత్రిక లోడ్‌లను అందిస్తుంది.
అందువల్ల, పల్స్డ్ లేజర్ ఎనీలింగ్ యొక్క సంక్లిష్ట మాడ్యులేషన్ అల్ట్రాసోనిక్ ప్రభావాన్ని కలిగిస్తుంది. అల్ట్రాసోనిక్ లోడింగ్ లేని SLMతో పోలిస్తే మైక్రోస్ట్రక్చర్ ఎంపిక మార్గం భిన్నంగా ఉంటుంది. విరూపణ చెందిన అస్థిర ప్రాంతాలు ఘన దశలో సంపీడనం మరియు సాగదీయడం యొక్క ఆవర్తన చక్రాలకు దారితీస్తాయి. అందువల్ల, కొత్త గ్రెయిన్ సరిహద్దులు మరియు సబ్‌గ్రెయిన్ సరిహద్దుల ఏర్పాటు సాధ్యమవుతుంది. కాబట్టి, క్రింద చూపిన విధంగా మైక్రోస్ట్రక్చరల్ లక్షణాలను ఉద్దేశపూర్వకంగా మార్చవచ్చు. పొందిన నిర్ధారణలు పల్స్ మాడ్యులేషన్-ప్రేరిత అల్ట్రాసౌండ్-చోదిత SLM నమూనాను రూపొందించే అవకాశాన్ని అందిస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, ఇతరచోట్ల ఉపయోగించిన పీజోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్టర్ 26ను మినహాయించవచ్చు.
(a) సమరూప అక్షం వెంబడి ఉపరితలం నుండి 0, 20 మరియు 40 µm వేర్వేరు దూరాల వద్ద లెక్కించబడిన, కాలం యొక్క ప్రమేయంగా పీడనం. (b) నమూనా ఉపరితలం నుండి 70, 120 మరియు 170 µm దూరాల వద్ద ఒక ఘన మాత్రికలో లెక్కించబడిన, కాలంపై ఆధారపడిన వాన్ మైసెస్ ప్రతిబలం.
20×20×5 మి.మీ. కొలతలు గల AISI 321H స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ పలకలపై ప్రయోగాలు జరిపారు. ప్రతి లేజర్ పల్స్ తర్వాత, పలక 50 µమీ. కదులుతుంది మరియు లక్ష్య ఉపరితలంపై లేజర్ పుంజం యొక్క వెడల్పు సుమారు 100 µమీ. ఉంటుంది. గ్రెయిన్ రిఫైన్‌మెంట్ కోసం ప్రాసెస్ చేయబడిన పదార్థాన్ని తిరిగి కరిగించడానికి, అదే మార్గంలో వరుసగా ఐదుసార్లు పుంజాన్ని ప్రసరింపజేశారు. అన్ని సందర్భాల్లో, లేజర్ వికిరణం యొక్క డోలనాత్మక భాగంపై ఆధారపడి, తిరిగి కరిగించిన ప్రాంతాన్ని సోనికేట్ చేశారు. దీని ఫలితంగా సగటు గ్రెయిన్ వైశాల్యం 5 రెట్లకు పైగా తగ్గింది. వరుసగా తిరిగి కరిగించే చక్రాల (పాస్‌ల) సంఖ్యతో లేజర్-కరిగిన ప్రాంతం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం ఎలా మారుతుందో పటం 5 చూపిస్తుంది.
సబ్‌ప్లాట్‌లు (a,d,g,j) మరియు (b,e,h,k) – లేజర్ కరిగించిన ప్రాంతాల సూక్ష్మ నిర్మాణం, సబ్‌ప్లాట్‌లు (c,f,i,l) – రంగు గింజల ప్రాంత పంపిణీ. షేడింగ్ హిస్టోగ్రామ్‌ను లెక్కించడానికి ఉపయోగించిన కణాలను సూచిస్తుంది. రంగులు గింజల ప్రాంతాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి (హిస్టోగ్రామ్ పైభాగంలో ఉన్న కలర్ బార్‌ను చూడండి). సబ్‌ప్లాట్‌లు (ac) చికిత్స చేయని స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌కు అనుగుణంగా ఉంటాయి మరియు సబ్‌ప్లాట్‌లు (df), (gi), (jl) 1, 3 మరియు 5 రీమెల్ట్‌లకు అనుగుణంగా ఉంటాయి.
వరుస పాస్‌ల మధ్య లేజర్ పల్స్ శక్తి మారదు కాబట్టి, కరిగిన మండలం యొక్క లోతు ఒకే విధంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, తదుపరి ఛానెల్ మునుపటి దానిని పూర్తిగా "కప్పివేస్తుంది". అయితే, పాస్‌ల సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ సగటు మరియు మధ్యస్థ గ్రెయిన్ వైశాల్యం తగ్గుతుందని హిస్టోగ్రామ్ చూపిస్తుంది. ఇది లేజర్ కరిగిన పదార్థంపై కాకుండా సబ్‌స్ట్రేట్‌పై పనిచేస్తోందని సూచించవచ్చు.
కరిగిన పూల్ వేగంగా చల్లబడటం వల్ల గ్రెయిన్ రిఫైన్‌మెంట్ జరగవచ్చు65. మరొక సెట్ ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి, దీనిలో స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ప్లేట్ల (321H మరియు 316L) ఉపరితలాలు వాతావరణంలో (Fig. 6) మరియు వాక్యూమ్‌లో (Fig. 7) నిరంతర తరంగ లేజర్ రేడియేషన్‌కు గురిచేయబడ్డాయి. సగటు లేజర్ పవర్ (వరుసగా 300 W మరియు 100 W) మరియు కరిగిన పూల్ లోతు ఫ్రీ-రన్నింగ్ మోడ్‌లో Nd:YAG లేజర్ యొక్క ప్రయోగాత్మక ఫలితాలకు దగ్గరగా ఉన్నాయి. అయితే, ఒక విలక్షణమైన కాలమ్నార్ నిర్మాణం గమనించబడింది.
నిరంతర తరంగ లేజర్ (300 W స్థిర శక్తి, 200 mm/s స్కాన్ వేగం, AISI 321H స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్) యొక్క లేజర్-కరిగిన ప్రాంతం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం.
(ఎ) నిరంతర తరంగ లేజర్‌తో (100 W స్థిర శక్తి, 200 mm/s స్కాన్ వేగం, AISI 316L స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్) వాక్యూమ్‌లో లేజర్-కరిగించిన ప్రాంతం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు (బి) ఎలక్ట్రాన్ బ్యాక్‌స్కాటర్ డిఫ్రాక్షన్ చిత్రాలు (~ 2~\text {mbar}\).
అందువల్ల, లేజర్ పల్స్ తీవ్రత యొక్క సంక్లిష్ట మాడ్యులేషన్ ఫలిత సూక్ష్మ నిర్మాణంపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుందని స్పష్టంగా చూపబడింది. ఈ ప్రభావం యాంత్రిక స్వభావం కలిగి ఉంటుందని మరియు ద్రవీభవనం యొక్క వికిరణం చెందిన ఉపరితలం నుండి నమూనా లోపలికి వ్యాపించే అల్ట్రాసోనిక్ కంపనాల ఉత్పత్తి కారణంగా సంభవిస్తుందని మేము నమ్ముతున్నాము. Ti-6Al-4V మిశ్రమం 26 మరియు స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ 34 తో సహా వివిధ పదార్థాలలో అధిక-తీవ్రత గల అల్ట్రాసౌండ్‌ను అందించే బాహ్య పీజోఎలెక్ట్రిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు మరియు సోనోట్రోడ్‌లను ఉపయోగించి 13, 26, 34, 66, 67 లలో ఇలాంటి ఫలితాలు పొందబడ్డాయి. సాధ్యమయ్యే యంత్రాంగం ఈ క్రింది విధంగా ఊహించబడింది. అల్ట్రాఫాస్ట్ ఇన్ సిటు సింక్రోట్రాన్ ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్‌లో ప్రదర్శించినట్లుగా, తీవ్రమైన అల్ట్రాసౌండ్ అకౌస్టిక్ కావిటేషన్‌కు కారణమవుతుంది. కావిటేషన్ బుడగల పతనం ద్రవీభవన పదార్థంలో షాక్ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీని ముందు పీడనం సుమారు 100 MPa 69 కు చేరుకుంటుంది. అటువంటి షాక్ తరంగాలు ద్రవాలలో క్లిష్ట-పరిమాణ ఘన-దశ కేంద్రకాల ఏర్పాటును ప్రోత్సహించడానికి తగినంత బలంగా ఉండవచ్చు, అంతరాయం కలిగిస్తాయి. లేయర్-బై-లేయర్ అడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ యొక్క విలక్షణమైన కాలమ్ ఆకారపు గ్రెయిన్ నిర్మాణం.
ఇక్కడ, తీవ్రమైన సోనికేషన్ ద్వారా జరిగే నిర్మాణ మార్పుకు కారణమయ్యే మరో యంత్రాంగాన్ని మేము ప్రతిపాదిస్తున్నాము. ఘనీభవించిన వెంటనే, పదార్థం ద్రవీభవన స్థానానికి దగ్గరగా అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంటుంది మరియు అత్యంత తక్కువ యీల్డ్ స్ట్రెస్‌ను కలిగి ఉంటుంది. తీవ్రమైన అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాలు, వేడిగా ఉండి, అప్పుడే ఘనీభవించిన పదార్థం యొక్క గ్రెయిన్ నిర్మాణాన్ని మార్చడానికి ప్లాస్టిక్ ఫ్లోను కలిగించగలవు. అయితే, యీల్డ్ స్ట్రెస్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటంపై విశ్వసనీయమైన ప్రయోగాత్మక డేటా \(T\lesssim 1150~\text {K}\) వద్ద అందుబాటులో ఉంది (మూర్తి 8 చూడండి). అందువల్ల, ఈ పరికల్పనను పరీక్షించడానికి, ద్రవీభవన స్థానం దగ్గర యీల్డ్ స్ట్రెస్ ప్రవర్తనను అంచనా వేయడానికి, మేము AISI 316 L స్టీల్‌ను పోలిన Fe-Cr-Ni కూర్పు యొక్క మాలిక్యులర్ డైనమిక్స్ (MD) సిమ్యులేషన్‌లను నిర్వహించాము. యీల్డ్ స్ట్రెస్‌ను లెక్కించడానికి, మేము 70, 71, 72, 73 లలో వివరించిన MD షియర్ స్ట్రెస్ రిలాక్సేషన్ టెక్నిక్‌ను ఉపయోగించాము. పరమాణువుల మధ్య పరస్పర చర్యల గణనల కోసం, మేము 74 నుండి ఎంబెడెడ్ అటామిక్ మోడల్ (EAM)ను ఉపయోగించాము. MD సిమ్యులేషన్‌లు LAMMPS కోడ్‌లు 75,76 ఉపయోగించి నిర్వహించబడ్డాయి. MD యొక్క వివరాలు సిమ్యులేషన్లు వేరే చోట ప్రచురించబడతాయి. ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఫంక్షన్‌గా యీల్డ్ స్ట్రెస్ యొక్క MD గణన ఫలితాలు అందుబాటులో ఉన్న ప్రయోగాత్మక డేటా మరియు ఇతర మూల్యాంకనాలతో పాటు Fig. 8లో చూపబడ్డాయి77,78,79,80,81,82.
AISI గ్రేడ్ 316 ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ కోసం దిగుబడి ఒత్తిడి మరియు MD అనుకరణల కోసం ఉష్ణోగ్రతకు వ్యతిరేకంగా నమూనా కూర్పు. సూచనల నుండి ప్రయోగాత్మక కొలతలు: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. (f)82 అనేది లేజర్-సహాయక సంకలిత తయారీ సమయంలో ఇన్-లైన్ ఒత్తిడి కొలత కోసం దిగుబడి ఒత్తిడి-ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం యొక్క అనుభావిక నమూనా. ఈ అధ్యయనంలో పెద్ద-స్థాయి MD అనుకరణల ఫలితాలు లోపాలు లేని అనంతమైన సింగిల్ క్రిస్టల్ కోసం \(\vartriangleleft\) గా మరియు హాల్-పెచ్ సంబంధం ద్వారా సగటు గింజ పరిమాణాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకున్న పరిమిత గింజల కోసం \(\vartriangleright\) గా సూచించబడ్డాయి. కొలతలు\(d = 50~\upmu \text {m}\).
\(T>1500~\text {K}\) వద్ద యీల్డ్ స్ట్రెస్ \(40~\text {MPa}\) కంటే తక్కువకు పడిపోతుందని గమనించవచ్చు. మరోవైపు, లేజర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అల్ట్రాసోనిక్ ఆంప్లిట్యూడ్ \(40~\text {MPa}\) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని అంచనాలు చెబుతున్నాయి (పటం 4b చూడండి), ఇది అప్పుడే ఘనీభవించిన వేడి పదార్థంలో ప్లాస్టిక్ ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపించడానికి సరిపోతుంది.
SLM సమయంలో 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణ ఏర్పాటును ఒక సంక్లిష్ట తీవ్రత-మాడ్యులేటెడ్ పల్స్డ్ లేజర్ మూలాన్ని ఉపయోగించి ప్రయోగాత్మకంగా పరిశోధించారు.
1, 3 లేదా 5 పాస్‌ల తర్వాత నిరంతర లేజర్ రీమెల్టింగ్ కారణంగా లేజర్ మెల్టింగ్ జోన్‌లో గింజ పరిమాణం తగ్గడం గమనించబడింది.
స్థూల నమూనా ప్రకారం, అల్ట్రాసోనిక్ విరూపణం ఘనీభవన ఫ్రంట్‌ను సానుకూలంగా ప్రభావితం చేయగల ప్రాంతం యొక్క అంచనా పరిమాణం \(1~\text {mm}\) వరకు ఉంటుంది.
సూక్ష్మ MD నమూనా ప్రకారం, AISI 316 ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ యొక్క దిగుబడి బలం ద్రవీభవన స్థానం దగ్గర \(40~\text {MPa}\) కు గణనీయంగా తగ్గుతుంది.
పొందిన ఫలితాలు సంక్లిష్ట మాడ్యులేటెడ్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్‌ను ఉపయోగించి పదార్థాల సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని నియంత్రించే పద్ధతిని సూచిస్తున్నాయి మరియు పల్స్డ్ SLM టెక్నిక్‌లో కొత్త మార్పులను సృష్టించడానికి ఆధారంగా ఉపయోగపడతాయి.
లియు, వై. మరియు ఇతరులు. లేజర్ సెలెక్టివ్ మెల్టింగ్ ద్వారా ఇన్ సిటు TiB2/AlSi10Mg మిశ్రమాల సూక్ష్మ నిర్మాణ పరిణామం మరియు యాంత్రిక లక్షణాలు [J].J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
గావో, ఎస్. మరియు ఇతరులు. 316L స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ యొక్క లేజర్ సెలెక్టివ్ మెల్టింగ్ యొక్క రీక్రిస్టలైజేషన్ గ్రెయిన్ బౌండరీ ఇంజనీరింగ్ [జె]. జర్నల్ ఆఫ్ ఆల్మా మాటర్. 200, 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
చెన్, X. & కియు, C. లేజర్-కరిగించిన టైటానియం మిశ్రమలోహాలను లేజర్‌తో తిరిగి వేడి చేయడం ద్వారా మెరుగైన డక్టిలిటీతో శాండ్‌విచ్ మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ల ఇన్ సిటు అభివృద్ధి. సైన్స్. రెప్. 10, 15870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
అజర్నియా, ఎ. మరియు ఇతరులు. లేజర్ మెటల్ డిపోజిషన్ (LMD) ద్వారా Ti-6Al-4V భాగాల అడిటివ్ తయారీ: ప్రక్రియ, సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు యాంత్రిక లక్షణాలు. జె. అల్లాయ్స్. కాంపౌండ్. 804, 163–191. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
కుమార, సి. మరియు ఇతరులు. అల్లాయ్ 718 యొక్క లేజర్ మెటల్ పౌడర్ డైరెక్టెడ్ ఎనర్జీ డిపోజిషన్ యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చరల్ మోడలింగ్. యాడ్ టు మాన్యుఫ్యాక్చర్. 25, 357–364. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
బూసే, ఎం. మరియు ఇతరులు. లేజర్ షాక్ పీనింగ్ ద్వారా చికిత్స చేయబడిన అడిటివ్‌గా తయారు చేయబడిన నమూనాల పారామెట్రిక్ న్యూట్రాన్ బ్రాగ్ ఎడ్జ్ ఇమేజింగ్ అధ్యయనం. సైన్స్. రెప్. 11, 14919. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
టాన్, X. మరియు ఇతరులు. ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ మెల్టింగ్ ద్వారా అడిటివ్‌గా తయారు చేయబడిన Ti-6Al-4V యొక్క గ్రేడియంట్ మైక్రోస్ట్రక్చర్ మరియు యాంత్రిక లక్షణాలు. ఆల్మా మాటర్ జర్నల్. 97, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).