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World File Search System能量沉积
基于过程信号的人工神经网络定向能量沉积质量预测
摘要：定向能量沉积工艺的应用范围很广，包括现有结构的修复、涂层或改造以及单个零件的增材制造。由于该工艺经常应用于航空航天工业，因此对质量保证的要求极高。因此，越来越多的传感器系统被用于过程监控。为了评估生成的数据，必须开发合适的方法。在这种情况下，一个解决方案是应用人工神经网络 (ANN)。本文演示了如何将测量数据用作 ANN 的输入数据。测量数据是使用高温计、发射光谱仪、照相机 (电荷耦合器件) 和激光扫描仪生成的。首先，提出了从动态测量数据系列中提取相关特征的概念。然后应用开发的方法生成数据集，用于预测各种几何形状的质量，包括焊缝、涂层和立方体。将结果与使用激光功率、扫描速度和粉末质量流量等工艺参数训练的 ANN 进行了比较。结果表明，使用测量数据可以带来额外的价值。使用测量数据训练的神经网络可以实现更高的预测精度，特别是对于更复杂的几何形状。
激光定向能量沉积产生的 Inconel 718 硬度变化
Inconel 718 的定向能量沉积 (DED) 对于航空航天部件的修复至关重要，因为这些部件的认证公差很严格，特别是机械性能。在 DED 制造的 Inconel 718 部件中，硬度变化很大，这表明机械性能发生了变化，必须了解这些变化，以便消除这种变化或根据监管指导在设计中实施。在这项研究中，γ ʹ 析出被认为是整个部件硬度变化的原因，尽管 Inconel 718 传统上被视为 γ ʺ 强化合金。发现基于移动热源的简单析出电位模型与测得的硬度相关，并解释观察到的硬度分布。此外，研究表明，临界厚度小于 2 mm 的截面在竣工条件下永远不会达到峰值硬度。这种理解有助于开发用于微观结构的原位热处理策略，从而优化机械性能，这对于后处理步骤有限的修复技术是必要的。
通过定向能量沉积制备超细 Fe-Fe2Ti 共晶
我们研究了通过定向能量沉积 (DED) 获得的 Fe-Fe 2 Ti 共晶微观结构，其过共晶成分为 Fe-17.6 at.% Ti。实现了低至 200 nm 的超细层状间距，这种特性只能通过吸铸等方法在薄样品中获得。然而，在层间边界 (ILB) 处观察到主要 Fe 2 Ti 相的球状形态，并带有 Fe 相的晕圈。对于给定的 DED 条件，晶体结构在 ILB 上是不连续的。二维和三维分析方法都用于量化微观结构，包括高分辨率同步全息 X 射线计算机断层扫描 (HXCT)。通过相场建模探索了在定性对应于激光增材制造条件下共晶系统的一般行为，适用于选定的成核场景和从共晶到过共晶的合金成分。虽然模拟提供了有关微观结构形成的宝贵见解，但模拟指出，我们需要进一步加深对增材制造条件下熔化的理解，以便实施合适的成核和/或自由生长模型。模拟还表明，使用精确的共晶合金成分可以防止球状 ILB。
通过定向能量沉积制造的耐磨性提高的功能梯度材料
摘要 保护部件免受磨损和腐蚀是延长其使用寿命的常用方法。这可以通过在部件上涂覆硬面材料来实现。常见的涂层由碳化钨或钴铬合金（也称为司太立合金）等材料组成。硬面材料可以通过等离子焊接或激光熔覆等焊接方法沉积。基材到硬面层的离散变化会导致裂纹和碎裂。研究表明，当使用功能梯度材料在基材和硬面之间建立平滑过渡时，开裂风险会降低。文献中已经知道从奥氏体钢到钴铬合金的等级。然而，没有关于奥氏体-铁素体双相钢作为基材的知识。因此，本研究旨在证明采用新方法从双相钢到钴铬合金的功能梯度材料的可行性。通过使用基于粉末的定向能量沉积，可以增材制造具有平滑材料过渡的梯度材料。通过金相学检查开裂和孔隙率。使用显微硬度测量以及能量色散X射线光谱和X射线荧光分析化学成分来验证构建策略。
SS316L 定向能量沉积熔池中流体流动和传热的数值模拟
摘要。本文介绍了为模拟不锈钢 SS316L 定向能量沉积中形成的熔池中的流体流动和传热而开发的数值模型。该模型结合了重要的热量和动量源项。能量源项包括激光能量、相变潜热、对流热损失、辐射热损失、蒸发热损失以及由于熔融颗粒沉积到熔池中而增加的能量。动量源项是由表面张力效应、热毛细（Marangoni）效应、热浮力、相变引起的动量衰减、熔融颗粒动量以及由于蒸发引起的反冲效应引起的。模拟表明，熔池中预测的流动和传热会影响最终的形状和尺寸。在当前采用的工艺参数下，熔池细长、宽而浅，具有凹陷的自由表面和向外的对流。向外流动是由熔池中心的高温主导区域引起的，因此表面张力的温度梯度为负。
在单个层压轨道的横截面形状上划分的能量沉积过程
在这项研究中，这项研究根据过程条件对熔体池形状变化特性进行了测试分析，以防止传感器在应用定向能源部门工艺技术作为生产嵌入式传感器金属结构的方法时，通过过程的高热能破裂。随着AI技术的发展，结构自我诊断的自我诊断的重要性正在增加，并且随着对结构和传感器融合措施的需求的增加，将传感器插入结构的研究正在扩大。如果将传感器和结构集成到一般制造方法中，则很难避免由过程热能造成的传感器损害。但是，如果您采用激光层压技术，则可以最大程度地减少融合能量以防止传感器破裂。的融合能。本研究比较了通过使用各种激光输出和射线低扫描速度组合的过程条件来比较熔体池组合的熔体池的宽度和深度。目标材料用于SUS316L，激光输出为900〜1,800W，扫描速度定义在800〜1,200mm/min的范围内。根据DIV的分析，随着能量密度的增加，熔体池的宽度增加，并且相同的能量密度证实，熔体池宽度随着产量的增加而增加。中产生的熔体池深度也与能量密度成比例增加，并在1,800W和800 mm/min的过程条件下显示最大深度为700μm。传感器盖的最小厚度，以防止传感器通过在熔体池上方制造。
齿轮维修应用中的直接能量沉积参数模拟研究
摘要：添加剂制造技术比传统技术具有许多优势；然而，它们的生产过程可能导致产生的零件的较高残留应力和扭曲。使用数值模拟模型作为预测印刷过程产生的变形和残留应力的解决方案。这项研究旨在通过定向能量沉积（DED）来预测齿轮修复过程中施加的紧张和扭曲。首先，分析了国家标准技术研究所（NIST）提出的案例研究，以验证该模型和数值获得的结果。随后，对DED技术的某些参数的影响进行了参数研究。验证NIST基准桥模型获得的结果与实验获得的结果一致。反过来，从参数研究获得的结果几乎总是与理论上预期的结果一致。但是，某些结果不是很清楚和一致。获得的结果有助于阐明某些打印参数的影响。所提出的模型允许考虑残余应力在计算齿轮负荷产生的应力时的影响，这是疲劳分析的必要数据。建模和模拟沉积过程可能会由于多种因素而具有挑战性，包括校准模型，管理计算成本，计算边界条件以及准确代表材料属性。本文旨在在两个案例研究中仔细解决这些参数，以实现可靠的模拟。
层间停留时间对定向能量沉积残余应力的影响
摘要 各行业采用金属增材制造受到沉积部件中残余应力和变形的阻碍。定向能量沉积过程中的大热梯度通常会导致最终沉积物中出现残余应力。参数优化主要用于缓解残余应力。然而，工艺参数的影响是材料特定的。当前的研究旨在研究层间停留时间对高强度钢合金定向能量沉积中残余应力的影响。样品以三个层间停留时间水平沉积。使用 X 射线衍射测量表面和体积残余应力。发现表面和体积残余应力都随着层间停留时间的增加而增加。
利用定向能量沉积发现多主元素合金和
多主元合金为合金开发开辟了广阔的成分空间。巨大的成分空间需要快速合成和表征以识别有前途的材料，以及合金设计的预测策略。定向能量沉积增材制造被证明是一种合成 Cr-Fe-Mn-Ni 四元系合金的高通量技术。一周内合成了 100 多种成分，探索了广泛的成分空间。可实现 ±5 at% 以内的均匀成分控制。快速合成与联合样品热处理（25 个样品对 1 个样品）和自动表征相结合，包括 X 射线衍射、能量色散 X 射线光谱和纳米硬度测量。然后使用平衡开发和探索的主动机器学习算法将测量属性的数据集用于预测强化模型。使用合金成分训练表示晶格畸变的学习参数。这种快速合成、表征和主动学习模型的结合产生了比以前研究的合金强度明显更高的新合金。
激光定向能量沉积制备Ti-Zr-Mo合金的组织与性能
摘要：二元Ti-Zr同质合金因具有高结构稳定性和良好成形性而成为激光定向能量沉积的潜在候选材料。针对其强度不足的问题，基于团簇模型设计了一系列不同Mo含量的Ti-Zr-Mo合金，并利用激光定向能量沉积技术在高纯钛基体上制备了该合金。研究了Mo含量对激光定向能量沉积合金组织和性能的影响。结果表明，所有设计合金的组织均为近等轴β晶粒，无明显织构。然而，随着Mo含量的增加，晶粒逐渐细化，晶格常数逐渐减小，有效提高了设计合金的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，但略微削弱了延展性和成形性。从性能和成形质量来看，Ti 60.94 Zr 36.72 Mo 2.34（at.%）合金的力学性能、摩擦学性能、化学性能和成形性能匹配良好，广泛应用于航空发动机零部件。