Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мекунед, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки аз браузери навшуда истифода баред (ё ҳолати мувофиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Дар ҳамин ҳол, барои таъмини идомаи дастгирӣ, мо сайтро бидуни ороиш ва JavaScript намоиш медиҳем.
Механизми нав дар асоси обшавии лазерии интихобӣ барои назорати микроструктураи маҳсулот дар раванди истеҳсолот пешниҳод карда мешавад. Механизм ба тавлиди мавҷҳои ултрасадои баландшиддат дар ҳавзи гудохта тавассути нури лазерии мураккаби шиддатнокӣ такя мекунад. Тадқиқотҳои таҷрибавӣ ва моделиронии ададӣ нишон медиҳанд, ки ин механизми идоракунии самаранок ба тарҳрезии муосири интихобшаванда ва ба таври техникӣ муттаҳид карда мешавад. мошинхои гудохтани лазерй.
Истеҳсоли иловагии (AM) қисмҳои мураккаб дар даҳсолаҳои охир ба таври назаррас афзоиш ёфтааст. Аммо, сарфи назар аз гуногунии равандҳои иловагии истеҳсолӣ, аз ҷумла обшавии лазерии интихобӣ (SLM) 1,2,3, рехтани бевоситаи металлҳои лазерӣ4,5,6, обшавии шуои электронӣ7,8 ва дигарон9,10 хусусияти асосии он буда метавонад. раванди сахтшавии ҳавзи гудохта, ки бо градиентҳои баланди гармӣ, суръати баланди хунуккунӣ ва мураккабии давраҳои гармидиҳӣ дар маводҳои гудохта ва аз нав оббозӣ алоқаманд аст11, ки ба афзоиши донаҳои эпитаксиалӣ ва порозигии назаррас оварда мерасонад12,13. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки градиентҳои гармидиҳӣ, суръати хунуккунӣ ва таркиби хӯлаҳоро назорат кардан лозим аст ё ба воситаи майдонҳои берунии хосиятҳои гуногун (масалан, ултрасадо) барои ба даст овардани сохторҳои хуби донаҳои донагӣ зарбаҳои иловагии физикиро татбиқ кардан лозим аст.
Нашрияҳои сершумор бо таъсири коркарди ларзиш ба раванди сахтшавӣ дар равандҳои рехтагарии анъанавӣ нигаронида шудаанд14,15. Аммо, ба кор бурдани майдони беруна ба гудохтаҳои оммавӣ микроструктураи моддии дилхоҳро ба вуҷуд намеорад.Агар ҳаҷми марҳилаи моеъ хурд бошад, вазъият ба таври назаррас тағир меёбад. майдонҳо16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, stirring камон28 ва oscillation29, камонҳои плазмаи импулс30,31 ва усулҳои дигар32 .Ба субстрат бо истифода аз манбаи ултрасадои баландшиддати берунӣ пайваст кунед (дар 20s-и рефлексияи ултрасадо). ба афзоиши минтақаи зери сардшавии таркибӣ аз ҳисоби кам шудани градиенти ҳарорат ва такмили ултрасадо барои тавлиди кристаллҳои нав тавассути кавитасия марбут аст.
Дар ин кор, мо имкони тағир додани сохтори донаҳои пӯлоди зангногир аустенитӣ тавассути sonicating ҳавзи гудохта бо мавҷҳои садо, ки аз ҷониби худи лазери гудохта ба вуҷуд омадаанд, таҳқиқ кардем. Модулятсияи шиддатнокии радиатсияи лазерӣ дар муҳити рӯшноӣ ба вуҷуд меояд, ки ба тавлиди мавҷҳои ултрасадоӣ оварда мерасонад, ки модулияти микроструктураи модияти онро тағйир медиҳад. радиатсияи лазерӣ метавонад ба осонӣ ба принтерҳои мавҷудаи SLM 3D ворид карда шавад. Таҷрибаҳо дар ин кор дар плитаҳои аз пӯлоди зангногир анҷом дода шуданд, ки сатҳи онҳо ба радиатсияи лазерии шиддатнокӣ дучор шуда буданд. Ҳамин тавр, аз ҷиҳати техникӣ, коркарди сатҳи лазерӣ анҷом дода мешавад. Аммо, агар чунин коркарди лазерӣ дар сатҳи ҳар як қабат анҷом дода шавад, ё ҳангоми сохтани тамоми ҳаҷм дар қабати интихобшуда, ба қабати интихобшуда таъсир мерасонад. Ба ибораи дигар, агар қисм қабат ба қабат сохта шавад, коркарди сатҳи лазерии ҳар як қабат ба "табобати ҳаҷми лазерӣ" баробар аст.
Дар ҳоле ки дар табобати ултрасадо дар асоси шохи ултрасадо, энергияи ултрасадои мавҷи садои истода дар тамоми ҷузъ тақсим карда мешавад, дар ҳоле ки шиддати ултрасадо-лазерӣ дар наздикии нуқтае, ки радиатсияи лазерӣ absorbed.Using як sonotrode дар як мошини меёфт, хокаи SLM бистари мураккаб аст, ки мураккаб аст, зеро сатҳи болоии истгоҳи radiation дар хоки expos боқӣ мемонад. Илова бар ин, дар сатҳи болоии қисм фишори механикӣ вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, фишори акустикӣ ба сифр наздик аст ва суръати заррачаҳо дар тамоми сатҳи болоии қисм амплитудаи максималӣ доранд. Фишори садо дар дохили тамоми ҳавзи гудохта наметавонад аз 0,1% аз фишори максималии тавлидшуда аз сари кафшер зиёд бошад, зеро дарозии мавҷи мавҷҳои ултрасадо дар сими м/2\0 аст. 0.3~\text {m}\), ва чуқурии одатан камтар аз \(\sim 0.3~\text {мм}\ аст. Аз ин рӯ, таъсири УЗИ ба кавитация метавонад хурд бошад.
Бояд қайд кард, ки истифодаи радиатсияи лазерии бо шиддати модуляцияшаванда ҳангоми ҷойгиркунии мустақими металлҳои лазерӣ як соҳаи фаъоли тадқиқот мебошад35,36,37,38.
Таъсири гармии радиатсияи лазерӣ ба муҳити атроф тақрибан барои ҳама усулҳои лазерии 39, 40 барои коркарди мавод, аз қабили буридан41, кафшер, сахтсозӣ, пармакунӣ42, тозакунии сатҳи, хӯлаи рӯизаминӣ, сайқал додани сатҳи43 ва ғайраҳо асос ёфтааст. монографияҳо44,45,46.
Бояд қайд кард, ки ҳама гуна амали ғайристационарӣ дар муҳити атроф, аз ҷумла амали лазерӣ дар муҳити ҷаббида, боиси ба ҳаяҷон омадани мавҷҳои акустикӣ дар он бо кам ё камтар самаранокӣ оварда мешавад.Дар аввал, диққати асосӣ ба барангехтани лазерии мавҷҳо дар моеъҳо ва механизмҳои гуногуни гармии барангезиши садо (васеъшавии гармӣ, бухоршавӣ, тағйирёбии ҳаҷм, ҳаҷм ва ғ.) равона карда шуда буд. 49.Монографияҳои сершумор50, 51, 52 таҳлили назариявии ин раванд ва татбиқи имконпазири амалии онро пешниҳод мекунанд.
Ин масъалаҳо баъдан дар конфронсҳои гуногун мавриди баррасӣ қарор гирифтанд ва ҳаяҷонбахши лазерии ултрасадо ҳам дар барномаҳои саноатии технологияи лазерӣ53 ва ҳам тиб54 барномаҳо дорад. Аз ин рӯ, метавон баррасӣ кард, ки мафҳуми асосии раванде, ки тавассути он нури лазерии импулсӣ дар муҳити ғарқкунанда амал мекунад, таъсис дода шудааст. Тафтиши лазерии ултрасадо барои ошкор кардани камбудиҳои намунаи SLM-56 истифода мешавад.
Таъсири мавҷҳои зарбаи лазерӣ тавлидшуда ба маводҳо дар асоси пошидани зарбаи лазерӣ57,58,59 мебошад, ки он инчунин барои коркарди рӯизаминии қисмҳои иловагии истеҳсолшуда истифода мешавад60. Бо вуҷуди ин, таҳкими зарбаи лазерӣ дар импулсҳои лазерии наносекунд ва сатҳи механикӣ пурбор самараноктар аст (масалан, бо қабати фишори моеъи механикӣ59 зиёд мешавад).
Таҷрибаҳо барои таҳқиқи таъсири эҳтимолии майдонҳои гуногуни физикӣ ба микроструктураи маводи сахтшуда гузаронида шуданд. Диаграммаи функсионалии дастгоҳи таҷрибавӣ дар расми 1 нишон дода шудааст. Лазери импульси Nd:YAG, ки дар реҷаи рафъи озод кор мекунад (давоми импулс \(\tau _L \sim 150~\upmu\text) истифода шуд. як қатор филтрҳои зичии бетараф ва системаи плитаи тақсимкунандаи чӯб. Вобаста аз омезиши филтрҳои зичии бетараф, энергияи набзи ҳадаф аз \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) то \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) фарқ мекунад. ба даст овардани маълумот дар як вақт ва ду калориметр (фотодиодҳои вақти вокуниши дароз аз \(1~\text {ms}\)) барои муайян кардани ҳодиса ба ҳадаф ва инъикоси он ва ду ҳисобкунаки барқ ​​(фотодиодҳо бо вақти посухи кӯтоҳ\(<10~\text {ns}\)) барои муайян кардани воҳиди оптикии воҳиди оптикии воҳидҳои барқ ​​​​ва ду калориметр истифода мешаванд. детектори термопил Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 ва оинаи диэлектрикӣ дар макони намуна насб карда шудааст. Бо истифода аз линза чӯбро ба ҳадаф равона кунед (қабати зидди инъикос дар \(1,06 \upmu \text {m}\), дарозии фокусӣ \(160~\матн дар сатҳи ҳадаф {mm} waist 6) \(100~\upmu\text {m}\).
Диаграммаи схематикии функсионалии установкахои тачрибавй: 1—лазер; 2 — нури лазерӣ; 3—филтри зичии бетараф; 4— фотодиоди синхронидашуда; 5 — тақсимкунандаи нур; 6 — диафрагма; 7 — калориметри нури афтанда; 8 – калориметри нури инъикосшаванда; 9 – ҳисобкунаки қувваи барқ; 10 – ҳисобкунаки қувваи нури инъикосшаванда; 11 - линзаи фокус; 12 - оина; 13 – намуна; 14 – табдилдиҳандаи пьезоэлектрии фарохмаҷро; 15 - табдилдиҳандаи 2D; 16 – микроконтроллери ҷойгиркунӣ; 17 – воҳиди ҳамоҳангсозӣ; 18 – системаи бисёрканалии ба даст овардани рақамӣ бо суръати гуногуни интихоб; 19 — компютери фардй.
Табобати ултрасадо ба таври зерин анҷом дода мешавад. Лазер дар ҳолати озод кор мекунад; бинобар ин давомнокии набзи лазерӣ \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) аст, ки аз давомнокии сершумори тақрибан \(1,5~\upmu \text {s } \) иборат аст. Шакли муваққатии набзи лазер ва спектри он аз басомади паст, тақрибан басомади басомади баланд, тақрибан басомади баланд ва модули баланд иборат аст. \(0,7~\матн {MHz}\), тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст.- Дар лифофаи басомади таъмин гармидиҳӣ ва обшавии минбаъдаи ва бухоршавии маводи, дар ҳоле ки ҷузъи басомади баланд таъмин ларзишҳои ултрасадо бо сабаби таъсири photoacoustic.The шакли мавҷи набзи ултрасадо тавлидшуда аз тарафи лазер аст, асосан аз тарафи шакли импульси laser аз ҷониби вақт муайян карда мешавад. Он аз \(7~\матн {кГц}\) то \ (2~\матн {МГс}\) ва басомади марказӣ \(~ 0,7~\матн {МГс}\ аст. Импульсҳои акустикӣ аз таъсири фотоакустикӣ бо истифода аз табдилдиҳандаҳои пьезоэлектрикии фарохмаҷрои аз поливинилидени фториди сохташуда сабт карда мешаванд ва бояд дар шакли плёнкаҳои мавҷӣ сабт карда шаванд. кайд кард, ки шакли импульсхои лазерй ба лазери режими озод хос аст.
Тақсимоти муваққатии шиддатнокии набзи лазерӣ (а) ва суръати садо дар сатҳи қафои намуна (б), спектрҳои набзи лазерӣ (в) ва набзи ултрасадоӣ (г) ба ҳисоби миёна зиёда аз 300 импулси лазерӣ (каҷи сурх) барои як импулси лазерӣ (каҷи кабуд) .
Мо метавонем ба таври равшан ҷузъҳои басомади паст ва баланд-басомади табобати акустикии мувофиқ ба лифофаи паст-басомади набзи лазерӣ ва модулятсионӣ-басомади баланд, мутаносибан.The wavelengths мавҷҳои акустикии тавлидшуда лифофаи набзи лазерӣ зиёд \(40~\text {см); Бинобар ин, таъсири асосии ҷузъҳои фарохмаҷрои баландбасомади сигнали акустикӣ ба микроструктура дар назар аст.
Равандҳои физикӣ дар СЛМ мураккаб буда, дар як вақт дар миқёсҳои гуногуни фазоӣ ва муваққатӣ ба амал меоянд. Аз ин рӯ, усулҳои бисёрҷабҳа барои таҳлили назариявии СЛМ бештар мувофиқанд. Моделҳои математикӣ дар аввал бояд бисёрфизикӣ бошанд. Механика ва термофизикаи муҳити бисёрфазавии “обшавии сахту моеъ” баъдан бо хусусиятҳои мутақобилаи атмосфераи гази сахт ва моеъ тавсиф карда шаванд. сарборӣ дар SLM чунинанд.
Меъёрҳои гармкунӣ ва хунуккунӣ то \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ аз ҳисоби шуоъдиҳии локализатсияшудаи лазерӣ бо зичии қудрат то \(10^{13}~\text {W} см}^2\).
Давраи обшавии сахтшавӣ аз 1 то \(10~\text {ms}\) давом мекунад, ки ин ба сахтшавии босуръати минтақаи обшавии ҳангоми хунуккунӣ мусоидат мекунад.
Гарми босуръати сатҳи намуна боиси ташаккули фишорҳои баланди термоэластикӣ дар қабати рӯизаминӣ мегардад. Қисми кофии (то 20%) қабати хока сахт бухор мешавад63, ки дар натиҷа як бори иловагии фишор дар рӯи рӯи ҷавоб ба абляцияи лазерӣ оварда мерасонад. Дар натиҷа, шиддати индуксионӣ геометрияи баланд ва геометрияи баландро ба таври назаррас вайрон мекунад. Меъёр дар annealing лазерӣ импулсро боиси тавлиди мавҷҳои шиддати ултрасадо, ки аз рӯи замин паҳн мешавад. Барои ба даст овардани маълумоти дақиқи миқдорӣ оид ба фишори маҳаллӣ ва тақсимоти шиддат, як моделиронӣ мезоскопии мушкилоти деформатсияи чандир конъюгатсионӣ ба гармӣ ва интиқоли омма анҷом дода мешавад.
Муодилаҳои идоракунандаи модел (1) муодилаҳои гармидиҳии ноустуворро дар бар мегиранд, ки гармигузаронӣ аз ҳолати фазавӣ (хока, об, поликристаллӣ) ва ҳарорат вобаста аст, (2) тағирёбии деформатсияи чандир пас аз абляцияи доимӣ ва муодилаи васеъшавии термоэластикӣ. Масъалаи сарҳадӣ аз рӯи шароитҳои таҷрибавӣ муайян карда мешавад. хунуккунӣ табодули гармии гузаронанда ва ҷараёни бухоршавиро дар бар мегирад. Ҷараёни масса дар асоси ҳисоб кардани фишори буғи тофтаи маводи бухоршаванда муайян карда мешавад. Муносибати фишори эластопластикӣ-штамм дар он ҷое истифода мешавад, ки фишори термоэластикӣ ба фарқияти ҳарорат мутаносиб аст. Барои қувваи номиналӣ \(300~\text {W}^}, басомади {W} ^ 5 Hz), басомади \1\t 100 ва \(200~\upmu \text {m}\ ) аз диаметри нури самаранок.
Дар расми 3 натиҷаҳои моделсозии ададӣ дар минтақаи гудохта бо истифода аз модели математикии макроскопӣ нишон дода шудааст. Диаметри минтақаи синтез \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text {m}\) радиус) ва \(40~\upmu \text {m}\) радиусаш аст, ки натиҷаҳои ҳароратро дар сатҳи маҳаллӣ нишон медиҳанд. ҳамчун \(100~\text {K}\) аз сабаби омили баланди фосилавии модулятсияи набз. Меъёрҳои гармидиҳӣ \(V_h\) ва хунуккунӣ \(V_c\) мутаносибан ба тартиби \(10^7\) ва \(10^6~\text {K}/\text {s}\) мебошанд. \(V_h\) ва \(V_c\) боиси аз ҳад зиёд гарм шудани қабати рӯизаминӣ мегардад, ки дар он гузариши гармидиҳӣ ба субстрат барои хориҷ кардани гармӣ нокифоя аст. Бинобар ин, дар \(t=26~\upmu \text {s}\) ҳарорати сатҳ ба қуллаҳои баландтарин мерасад, ки \(4800~\text {K}\) метавонад боиси аз ҳад зиёди маводи предмети қабати болоии намуна гардад. фишор овардан ва пошидан.
Натоиҷи моделсозии ададии минтақаи обшавии ягонаи импулси лазерӣ дар лавҳаи намунаи 316L. Вақт аз оғози набз то умқи ҳавзи гудохта расидан ба арзиши максималӣ \(180~\upmu\text {s}\) аст. Дар изотерма\(T = T_L = 1723~}\матн байни фазаҳои сахт ва моеъро ифода мекунад. изобарҳо (хатҳои зард) ба фишори ҳосилнокӣ, ки ҳамчун функсияи ҳарорат дар фасли оянда ҳисоб карда шудаанд, мувофиқат мекунанд. Бинобар ин, дар домени байни ду изолятсия (изотермҳо \(T=T_L\) ва изобарҳо\(\сигма =\сигма _V(T)\) фазаи сахт дучори сарбориҳои сахти механикӣ мегардад, ки метавонад боиси тағирёбии микроструктура гардад.
Ин таъсир минбаъд дар расми 4а шарҳ дода шудааст, ки дар он сатҳи фишор дар минтақаи гудохта ҳамчун функсияи вақт ва масофа аз сатҳи рӯизаминӣ тасвир карда мешавад. Аввалан, рафтори фишор ба модулятсияи шиддатнокии импулси лазерӣ, ки дар расми 2 дар боло тавсиф шудааст, алоқаманд аст. Фишори максималии \text{s}\) тақрибан \(10~\text {MPa}\) = дар тақрибан \(10~\text {MPa}\) = 2 мушоҳида карда шуд. Тағйирёбии фишори маҳаллӣ дар нуқтаи назорат дорои хусусиятҳои ларзиши ҳамон басомади \(500~\text {kHz}\) мебошад. Ин маънои онро дорад, ки мавҷҳои фишори ултрасадоӣ дар сатҳи тавлид мешаванд ва сипас ба оксиген паҳн мешаванд.
Хусусиятҳои ҳисобшудаи минтақаи деформатсия дар наздикии минтақаи обшавӣ дар расми 4б нишон дода шудааст.Абляцияи лазерӣ ва фишори термоэластикӣ мавҷҳои деформатсияи эластикиро ба вуҷуд меоранд, ки ба субстрат паҳн мешаванд.Чунон ки аз расм дида мешавад, ду марҳилаи тавлиди стресс вуҷуд дорад.Дар марҳилаи якуми \(t < 40~}\upmu \text) ба болоравии фишор {8s {МПа}\) бо модулятсияи шабеҳ ба фишори рӯизаминӣ. Ин фишор аз сабаби абляцияи лазерӣ рух медиҳад ва дар нуқтаҳои назоратӣ фишори термоэластикӣ мушоҳида нашудааст, зеро минтақаи ибтидоии аз гармӣ осебдида хеле хурд буд. Вақте ки гармӣ ба субстрат паҳн мешавад, нуқтаи назорат фишори баланди термоэластикиро дар болои \(40~\матн {МПа}\) тавлид мекунад.
Сатҳи фишори бадастомада ба интерфейси сахт ва моеъ таъсири назаррас мерасонад ва метавонад механизми идоракунии роҳи сахтшавиро танзим кунад. Андозаи минтақаи деформатсия аз минтақаи обшавӣ 2 то 3 маротиба калонтар аст. Тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст, ҷойгиршавии изотерми обшавии об ва сатҳи фишори баробар ба фишори ҳосилнокӣ, ки радиатсияи баланди радиатсияро таъмин мекунад. минтақаҳои локализатсияшуда бо диаметри самараноки байни 300 ва \(800~\upmu \text {m}\) вобаста ба вақти фаврӣ.
Аз ин рӯ, модулятсияи комплексии annealing лазерӣ импулсро боиси ultrasonic роҳи интихоби микроструктураи гуногун аст, агар дар муқоиса бо SLM бе loading.Deformed минтақаҳои ноустувор боиси давраҳои даврии фишурдасозии ва дароз дар фазаи сахти. Ҳамин тариқ, ташаккули сарҳадҳои нав ғалладона ва subgrain feundare метавонад microstruct барои ҳудудҳои табдил. қасдан тағйир дода, тавре ки дар поён нишон дода шудааст. Хулосаҳои ба даст овардашуда имкони тарҳрезии прототипи SLM-и ултрасадо-модуляцияи набзиро таъмин мекунанд. Дар ин ҳолат, inductor piezoelektrik 26 дар ҷои дигар истифода бурда мешавад, истисно карда мешавад.
(а) Фишор ҳамчун функсияи вақт, ки дар масофаҳои гуногун аз сатҳи 0, 20 ва \(40~\upmu \text {m}\) қад-қади меҳвари симметрия ҳисоб карда мешавад.(б) Стресси аз вақт вобаста Фон Мизес, ки дар матритсаи сахт дар масофаҳои 70, 120 ва \(170~\upmu\t) аз сатҳи намуна ҳисоб карда шудааст.
Таҷрибаҳо дар лавҳаҳои аз пӯлоди зангногир AISI 321H бо андозаҳои \(20\маротиба 20\маротиба 5~\text {mm}\) гузаронида шуданд. Пас аз ҳар як набзи лазерӣ, табақ ҳаракат мекунад \(50~\upmu \text {m}\), ва камари нури лазерӣ дар сатҳи ҳадаф тақрибан \~ 10 мУп аст. гузаришҳои минбаъдаи чӯб дар қад-қади ҳамон роҳ анҷом дода мешаванд, то аз нав обшавии маводи коркардшуда барои тозакунии ғалла ба амал оянд. Дар ҳама ҳолатҳо, минтақаи аз нав обшуда вобаста ба ҷузъи тербелатории радиатсияи лазерӣ садонок карда шуд. Ин боиси беш аз 5 маротиба кам шудани майдони миёнаи ғалла мегардад. давраҳои оббозӣ (мегузарад).
Зерплота (a,d,g,j) ва (b,e,h,k) - микроструктураи минтақаҳои обшудаи лазерӣ, зерплотҳо (c,f,i,l) - тақсимоти майдони донаҳои ранга. Сояҳо зарраҳоеро, ки барои ҳисоб кардани гистограмма истифода мешаванд, ифода мекунад. Рангҳо ба минтақаҳои ғалладона мувофиқат мекунанд (ба сатри ранг дар болои гистограмма нигаред. Зерплотҳо (ac) ба пӯлоди зангногир коркарднашуда мувофиқанд ва зерплотҳо (df), (gi), (jl) ба 1, 3 ва 5 remelts мувофиқанд.
Азбаски энергияи импульси лазерӣ дар байни гузаришҳои минбаъда тағир намеёбад, умқи минтақаи гудохта якхела аст. Ҳамин тариқ, канали минбаъда канали қаблиро комилан "пӯш мекунад". Аммо, гистограмма нишон медиҳад, ки майдони миёна ва миёна бо афзоиши шумораи гузаришҳо кам мешавад. Ин метавонад нишон диҳад, ки лазер на ба субстрат таъсир мерасонад.
Тозакунии ғалла метавонад аз сабаби сардшавии босуръати ҳавзи гудохта ба амал ояд65. Маҷмӯи дигари таҷрибаҳо гузаронида шуд, ки дар он сатҳҳои плитаҳои аз пӯлоди зангногир (321Н ва 316L) ба радиатсияи мавҷи доимии лазерӣ дар атмосфера (расми 6) ва вакуум (расми 7) дучор шуданд. Қувваи миёнаи лазер ва ҳавзи молӣ мутаносибан 300 ват Вт (100) ба натичахои тачрибавии лазерии Nd:YAG дар режими озод наздиканд. Аммо сохтори маъмулии сутуни мушохида карда шуд.
Микроструктураи минтақаи бо лазер гудохташудаи лазери мавҷи доимӣ (қувваи доимии 300 Вт, суръати скан 200 мм / с, пӯлоди зангногир AISI 321H).
(а) Микросохтор ва (б) тасвирҳои дифраксияи бозгашти электронии минтақаи аз лазер гудохташуда дар вакуум бо лазери мавҷи доимӣ (қудрати доимии 100 Вт, суръати сканкунии 200 мм/с, пӯлоди зангногир AISI 316L)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Аз ин рӯ, он аст, ба таври равшан нишон дода шудааст, ки модулятсияи мураккаби шиддати набзи лазерӣ дорад, таъсири назаррас оид ба microstructure.We дар натиҷа, мо боварӣ дорем, ки ин таъсир дар табиат механикњ аст ва ба сабаби тавлиди ларзишҳои ултрасадо propagating аз сатҳи irradiated аз обшавии чуқур ба sample.Натоиҷи шабеҳ дар 13, 26, 67636 бо истифода аз translectric берун ба даст оварда шуданд. ва sonotrodes таъмин УЗИ-шиддати баланд дар маводи гуногун аз ҷумла Ti-6Al-4V хӯлаи 26 ва аз пӯлоди зангногир 34 натиҷаи of.The механизми имконпазир аст, ба таври зерин тахмин карда мешавад. УЗИ шадид метавонад cavitation акустикӣ боиси, чунон ки дар ultrafast дар situ synchrotron X-рентгенӣ нишон дод, ки дар imagings in situ синхротрон X-рентген дар bubbles дар bubbles тавлиди shockv. маводи гудохта, ки фишори пеши он тақрибан ба \(100~\text {MPa}\) мерасад 69. Чунин мавҷҳои зарба метавонад ба қадри кофӣ қавӣ бошад, ки ба ташаккули ядроҳои фазаҳои сахт-андозаи сахт дар моеъҳои масса мусоидат карда, сохтори донаҳои сутунии хоси истеҳсоли иловагии қабат-ба-қабатро вайрон кунад.
Дар ин ҷо, мо механизми дигареро пешниҳод менамоем, ки барои тағири сохторӣ тавассути sonication.Immediatete пас аз сахтшавӣ, мавод дар ҳарорати баланд дар наздикии нуқтаи обшавӣ қарор дорад ва дорои фишори ҳосили хеле паст аст. Мавҷҳои ултрасадоӣ метавонанд ҷараёни пластикиро ба тағир додани сохтори донаи маводи гарм, танҳо сахтшуда расонанд. Аммо, маълумоти боэътимоди фишори таҷрибавӣ дар ҳарорати бефосила мавҷуд аст. 1150~\text {K}\) (ниг. Расми 8). Аз ин рӯ, барои санҷидани ин гипотеза, мо моделсозии динамикаи молекулавии таркибҳои Fe-Cr-Ni ба пӯлоди AISI 316 L монандро анҷом додем, то рафтори фишори ҳосил дар наздикии нуқтаи обшавӣ арзёбӣ карда шавад. 71, 72, 73. Барои ҳисобҳои мутақобилаи байниатомӣ, мо модели дохилшудаи атомиро (EAM) аз 74.MD истифода бурдем, моделсозӣ бо истифода аз рамзҳои LAMMPS 75,76 анҷом дода шуданд. Тафсилоти моделиронии MD дар ҷои дигар нашр карда мешаванд. Натиҷаҳои ҳисобкунии MD оид ба фишори ҳарорати ҳосил дар якҷоягӣ бо функсияи дигари фишори ҳосил нишон дода шудаанд8. арзёбӣ77,78,79,80,81,82.
Стресси ҳосилнокӣ барои дараҷаи AISI 316 аз пӯлоди зангногир аустенитӣ ва таркиби модел дар муқоиса бо ҳарорат барои моделиронии MD. Андозаҳои таҷрибавӣ аз истинодҳо: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81. Дар давоми истеҳсоли иловагии лазерӣ. Натиҷаҳои моделсозии миқёси калони MD дар ин таҳқиқот ҳамчун \(\vartriangleleft\) барои як кристали бенуксон ва \(\vartrianglerright\) барои донаҳои ниҳоӣ бо назардошти андозаи миёнаи ғалла тавассути Hall-Petch relation =~mext\0 {m}\).
Дидан мумкин аст, ки дар \(T>1500~\text {K}\) фишори ҳосилнокӣ аз \(40~\text {MPa}\) паст мешавад. Аз тарафи дигар, тахминҳо пешгӯӣ мекунанд, ки амплитудаи ултрасадои лазерӣ аз \(40~\text {MPa}\) зиёдтар аст (ниг. Расми 4b барои ҷараёнҳои пластикӣ, ки дар он маводи сахт гарм карда шудааст), кофӣ аст.
Ташаккули микроструктураи 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) аз пӯлоди зангногир аустенитикӣ ҳангоми SLM бо истифода аз як манбаи лазерии импульсионии мураккаби шиддатнокӣ ба таври таҷрибавӣ таҳқиқ карда шуд.
Пас аз 1, 3 ё 5 гузариш аз нав обшавии доимии лазерӣ кам шудани андозаи дона дар минтақаи обшавии лазерӣ пайдо шуд.
Моделсозии макроскопӣ нишон медиҳад, ки андозаи тахминии минтақае, ки деформатсияи ултрасадо метавонад ба фронти сахтшавӣ таъсири мусбӣ расонад, то \(1~\матн {мм}\) аст.
Модели микроскопии MD нишон медиҳад, ки қувваи ҳосили аз пӯлоди зангногир аустенитии AISI 316 ба таври назаррас ба \(40~\text {MPa}\) дар наздикии нуқтаи обшавӣ коҳиш ёфтааст.
Натиҷаҳои ба даст овардашуда усули назорати микроструктураи маводҳоро бо истифода аз коркарди мураккаби лазерии модуляциявӣ пешниҳод мекунанд ва метавонанд барои эҷоди модификацияҳои нави техникаи импулси SLM хизмат кунанд.
Liu, Y. et al. Эволюцияи микроструктураи ва хосиятҳои механикии композитҳои in situ TiB2 / AlSi10Mg тавассути обшавии лазерии интихобӣ [J].J. Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Гао, S. et al.Recrystallization муҳандисии сарҳади ғаллаи лазерӣ обшавии интихобӣ аз пӯлоди зангногир 316L [J]. Маҷаллаи Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Чен, X. & Qiu, C. In situ рушди микроструктураи сандвич бо ductility пурзўртар аз тарафи лазерӣ reheating лазерӣ гудохта хӯлаҳои титан.science.Rep. 10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Азарния, А. ва дигарон. Истехсоли иловагии кисмхои Ти-6Ал-4В бо рохи рехтани металлхои лазерй (LMD): процесс, микроструктура ва хосиятхои механики. Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Кумара, C. et al. Моделсозии микроструктураи хокаи металлии лазерӣ, ки таҳшини энергияи хӯлаи 718.Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019) равона карда шудааст.
Busey, M. et al. Parametric Neutron Bragg Edge Imaging Омӯзиши намунаҳои иловагии истеҳсолшуда, ки аз ҷониби зарбаи лазерӣ коркард шудаанд Peening.science.Rep. 11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Тан, X. ва дигарон. Микроструктураи градиентӣ ва хосиятҳои механикии Ti-6Al-4V ба таври изофӣ бо обшавии чӯби электронӣ сохта шудаанд. Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).