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World File Search System能量沉积
高分辨率3D应变和定向映射在定向能量沉积激光添加生产的Superaloy
激光添加剂制造（LAM）的工业化受到不良微观结构和高剩余应力的挑战，这些应力源自快速，复杂的固化过程。对控制变形模式的无损评估至关重要。在这里，我们使用深色场X射线显微镜（DFXM）来绘制3D地下的刻度内方向和应变变化，整个在定向能量沉积镍超合金中的表面上破裂的晶粒。DFXM结果揭示了在局部取向和晶格菌株方面具有高度异质的3D微结构。谷物包含≈5µm大小的细胞，具有交替应变态，高达5×10-3，方向差异<0.5°。将DFXM结果与电子反向散射的衍射测量结果进行了比较，从其截止谷物的截止晶粒进行了比较。我们讨论了LAM期间的微观结构发展，从而合理化了从加工过程中极端热梯度的变形图案的发展以及溶质分离的易感性。
粉末床融合与定向能量沉积
添加剂制造（AM）研究已经大幅增长，其应用程序从医疗部门到汽车不等。，由于其温度升高，因此对航空航天部门引起了极大的兴趣。组件是使用两个最常见的金属AM工艺制造的，激光粉末床融合（L-PBF）和激光定向能量沉积（L-DED）。比较了两个过程之间的微观结构和机械性能并对比，表明尽管这些过程从根本上是基于相同的物理现象，但过程之间的规模差异使它们无法直接可比。因此，必须在特定的应用程序和过程中执行合金设计和处理窗口开发。
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。
镍基高温合金定向能量沉积中驼峰诱发开裂的现场相关观察
定向能量沉积 (DED) 是一种很有前途的增材制造修复技术；然而，DED 易在薄壁部分产生表面波纹（驼峰），这会增加残余应力和裂纹敏感性，并降低疲劳性能。目前，由于缺乏具有高时空分辨率的操作监测方法，DED 中的裂纹形成机制尚不十分清楚。在这里，我们使用在线相干成像 (ICI) 来光学监测表面拓扑并原位检测开裂，结合同步加速器 X 射线成像来观察表面下裂纹的愈合和扩展。ICI 首次实现离轴对准（相对于激光器 24 ◦），从而能够集成到 DED 机器中，而无需更改激光传输光学系统。我们使用单元件 MEMS 扫描仪和定制校准板，实现了 ICI 测量值和激光束位置之间的横向（< 10 µ m）和深度（< 3 µ m）精确配准。 ICI 表面拓扑结构通过相应的射线照片（相关性 > 0.93）进行验证，直接跟踪表面粗糙度和波纹度。我们故意在镍基高温合金 CM247LC 的薄壁结构中植入隆起，在表面凹陷处局部诱发开裂。使用 ICI 现场观察到小至 7 µ m 的裂纹开口，包括亚表面信号。通过量化隆起和开裂，我们证明 ICI 是一种可行的现场裂纹检测工具。
适用于电弧定向能量沉积的先进银微合金化铝合金的微观结构和力学性能
实施电弧定向能量沉积需要开发新型、工艺适应性强的高性能铝合金。然而，传统的高强度合金难以加工，因为它们容易产生热裂纹。基于 Al-Mg-Zn 的交叉合金结合了良好的可加工性和人工时效后的良好机械性能。在这里，我们提出了一种使用 Ag 微合金化进一步改善 Al-Mg-Zn 交叉合金机械性能的努力。在样品中没有观察到裂纹和少量孔隙。微观结构以细小和球状晶粒为主，晶粒尺寸为 26.6 l m。晶粒结构基本上没有纹理，包含细小的微观偏析区，偏析缝厚度为 3-5 微米。经热处理后，这些微观偏析区溶解，并形成 T 相沉淀物，这通过衍射实验得到澄清。该沉淀反应导致显微硬度为 155 HV0.1，屈服强度分别为 391.3 MPa 和 418.6 MPa，极限拉伸强度分别为 452.7 MPa 和 529.4 MPa，横向和纵向断裂应变分别为 3.4% 和 4.4%。所得结果表明，可以使用新开发的铝交叉合金通过电弧直接能量沉积制造高负荷结构。
利用定向能量沉积技术回收金属间钛铝航空发动机部件
摘要。钛铝化物 (TiAl) 合金是一种金属间化合物，与镍基高温合金相比，它具有低密度、高熔点、良好的抗氧化和耐腐蚀性。因此，这些合金用于航空发动机部件，如涡轮叶片、燃油喷射器、径向扩散器、发散襟翼等。在运行过程中，航空发动机部件在氧化和腐蚀环境中承受高热负荷，导致磨损和其他材料损坏。由于交货时间长且费用高昂，更换整个部件可能并不可取。在这种情况下，维修和翻新可能是回收 TiAl 部件的最佳选择。不幸的是，目前还没有针对 TiAl 基部件的认可修复技术。基于增材制造 (AM) 的定向能量沉积 (DED) 可以作为帮助修复和恢复昂贵航空发动机部件的一种选择。在本文中，回顾了利用 DED 技术局部修复受损的 TiAl 基航空部件的努力。更换整个 TiAl 部件是不可取的，因为这样做成本昂贵。DED 是一种很有前途的技术，用于生产、修复、返工和大修 (MRO) 受损部件。考虑到航空工业的高质量标准，对 DED 修复的 TiAl 部件进行认证以供未来在飞机上使用非常重要。然而，目前尚无关于 TiAl 修复部件认证的标准。案例研究表明，人们正在考虑使用 DED 修复 TiAl 部件。在一台机器上完成加工、修复和精加工功能的混合技术是一种提高修复效率的有吸引力的实施策略。审查表明，对基于 DED 的修复技术的开发和应用的研究有限，这表明非常需要进一步研究。
定向能量沉积工艺激光功率优化
定向能量沉积 (DED) 工艺的有限元模型可预测高速钢长方体样品制造过程中的热历史。模拟结果验证依赖于测量数据和预测数据之间的比较，例如基体内部的温度历史和最后一层涂层的熔池深度。这些 DED 模拟集成在优化循环中，可确定两个可变激光功率函数，它们能够产生恒定的熔池大小。这些函数有望在各层上提供均匀的微观结构。计算出的热场和由三个 AISI M4 实验产生的微观结构是相互关联的，这些实验是在恒定激光功率情况下进行的，两个优化函数位于沉积物内不同深度的三个关注点处。观察到熔体过热温度和热循环历史对微观和纳米硬度测量的影响。因此，优化的激光功率函数为样品提供了比恒定激光功率函数更均匀的微观硬度，但是，整个沉积的 M4 钢层的纳米硬度图并未完全证实微观结构的均匀性。
激光定向能量沉积中增强的冷却速度......
图 4：a) 显微照片显示层和感兴趣的区域。黄色虚线表示熔池边界。黄色框表示拍摄高倍显微照片的区域，b)-e) 高倍显微照片，b) 层 11 CS，c) 层
同步加速器成像得出定向能量沉积增材制造 IN718 的工艺参数与构建质量之间的关系
激光增材制造正在改变多个工业领域，尤其是定向能量沉积工艺。广泛采用这种新兴技术的一个关键挑战是形成不良的微观结构特征，例如孔隙、裂纹和大的外延晶粒。由于工艺的瞬态性质和涉及的参数数量，建立工艺参数与材料特性之间关系的试错法存在问题。在这项工作中，使用定向能量沉积增材制造 IN718 的工艺参数、熔池几何形状和构建质量测量之间的关系，使用神经网络作为广义回归量以统计稳健的方式进行量化。数据是使用原位同步加速器 x 射线成像获取的，为我们的分析提供了独特而准确的测量值。对重复测量变化的分析显示了异方差误差特性，这些特性可以使用原则性的非线性数据转换方法来解释。分析结果表明，表面粗糙度与熔池几何形状相关，而轨道高度与工艺参数直接相关，表明有潜力直接控制效率和层厚度，同时独立地最小化表面粗糙度。
使用域自适应神经网络进行多层定向能量沉积过程中的实时层高估计
金属增材制造 (AM)，例如激光直接能量沉积 (DED)，因其能够为各种工业应用制造近净成形的复杂部件而越来越受欢迎。然而，DED 过程中的几何控制，尤其是在急转弯处的几何控制仍然是一项艰巨的任务。为了实现几何控制，几何估计以确定工艺参数和几何属性之间的关系至关重要。在本研究中，使用激光线扫描仪、视觉相机和域自适应神经网络 (DaNN) 为 DED 开发了一种实时层高估计技术。重点放在多层沉积期间尖角处的层高估计。首先，使用激光线扫描仪收集多层直线沉积数据并构建初始层高估计模型。然后，为了有效地实现角落沉积期间的层高估计，使用多层直线沉积数据和构建的初始模型建立了 DaNN 模型。使用视觉相机测量角落处的实际移动速度并将其作为输入特征之一输入到 DaNN 模型中。最后，在线更新 DaNN 模型以进一步提高角落沉积期间的估计精度。所提出的技术已通过DED实验验证，结果表明，当在不同角度的角落沉积多层平均高度为 250 µ m 的层时，可以在 0.018 秒内估算出层高，平均精度为 25.7 µ m。