L. Bond、H. Andersson、J. Örtegren、M. Larsson 和 M. Engholm,《用于选择性激光烧结增材制造的导电聚合物-石墨烯复合材料》,载于《基于激光的微纳米加工 XVIII》(SPIE,2024 年),第 317-324 页
退火和淬火等热处理工艺对于确定金属材料的残余应力演变、微观结构变化和机械性能至关重要,残余应力在部件性能中起着更大的作用。本文研究了热处理对使用 LENS 制造的 AISI 1025 中残余应力的影响。开发并模拟了有限元模型以分析残余应力的发展。适用于熔融沉积成型 (FDM) 长丝生产中的工具和模具应用的 AISI 1025 样品是使用激光工程净成型 (LENS) 工艺制造的,然后进行热处理,即进行退火和淬火工艺。将所研究的热处理样品的材料微观结构、残余应力和硬度与原始样品进行了比较。结果表明,与原始样品相比,退火后,拉伸残余应力降低了 93%,导致裂纹扩展速率降低,尽管硬度显著降低了 25%。另一方面,淬火后记录到 425±14 MPa 的高拉伸残余应力,硬度提高了 21%。
横截面是一种关键的样品制备技术,被广泛用于各种应用,它能够研究埋层和地下特征或缺陷。最先进的横截面方法各有优缺点,但通常都需要在吞吐量和准确性之间进行权衡。机械方法速度快但准确性低。另一方面,基于离子的方法,如聚焦离子束 (FIB),分辨率高但速度慢。激光器可以潜在地改善这种权衡,但它也面临多重挑战,包括产生热影响区 (HAZ)、过大的光斑尺寸以及材料再沉积。在这项工作中,我们首次利用飞秒脉冲激光器,这种激光器已被证明可产生极小甚至零的 HAZ,用于快速创建质量可与 FIB 横截面相媲美的大横截面。该激光器集成了靶向 CO 2 气体输送系统,用于再沉积控制和光束尾部削减,以及硬掩模,用于顶面保护和进一步缩小有效光斑尺寸。通过现实世界的例子展示了所提出的系统的性能,这些例子比较了激光和 FIB 横截面技术产生的吞吐量和质量。
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缩写:SCs,超级电容器; SCs,微型超级电容器;CNTs,碳纳米管;GO,氧化石墨烯;rGO,还原氧化石墨烯;LrGO,激光还原氧化石墨烯;GOQDs,氧化石墨烯量子点;GQDs,石墨烯量子点;CNTs,碳纳米管;MWCNTs,多壁碳纳米管;HOPG,高度有序热解石墨;MOFs,金属有机骨架;LCVD,激光化学气相沉积;LIG,激光诱导石墨烯;LSG,激光划刻石墨烯;PLD,脉冲激光沉积;MAPLE,基质辅助脉冲激光蒸发;RIMAPLE,反应逆基质辅助脉冲激光蒸发;LIFT,激光诱导正向转移;LIBT,激光诱导后向转移;LIPSS,激光诱导周期性表面结构;PET,聚对苯二甲酸乙二醇酯; PVDF,聚偏氟乙烯;PI,聚酰亚胺;LIP,磷酸铁锂
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
对于工业应用而言,工艺总成本通常是限制超短脉冲激光系统广泛应用的因素。除此之外,产量是该技术成功实施的关键因素,产量不仅要求工艺优化,还与激光系统的平均功率成正比。因此,过去通常要求更高的平均功率。但如今,能够全天候运行的工业用超短脉冲激光系统提供高达 200 W 的平均功率,而研究开发则超过了 kW 级。例如在 2018 年,相干组合超快光纤激光器证明了其平均功率为 3.5 kW,脉冲持续时间为 430 fs,重复率为 80 MHz [5],最近这一值已被突破,达到 10.4 kW 的平均功率 [6],脉冲能量约为 130 µJ,脉冲持续时间更短,为 254 fs。使用盘式放大器可以在较低的重复频率下实现更高的脉冲能量,例如,在 [7] 中,对于脉冲持续时间为 1 ps 的脉冲,在重复频率为 2 kHz 时,脉冲能量为 97.5 mJ。使用 innoslab 技术 [8] 也可以实现高平均功率,早在 2010 年,就已证明了在重复频率为 20 MHz 和脉冲持续时间为 615 fs 时的平均功率为 1.1 kW [9],最近又证明了在重复频率为 500 kHz 时,脉冲持续时间为 30 fs 时的平均功率为 530 W [10]。因此,未来平均功率不足将不再是问题,而挑战在于如何通过保持高加工质量来解决这个问题,这将在以下章节中说明。
增材制造过程中的冷加工层通过在预先设计的内部增强域中赋予复杂的全局完整性来提高韧性。由于循环打印和喷丸形成的成分高度异质,因此很难通过映射这些域中的全局完整性来理解机械行为。超声波是一种快速、无损的工具,可以测量对微观结构和残余应力的异质组织敏感的全局完整性。这项工作在将激光工程净成型 (LENS) 与 420 不锈钢上的激光喷丸循环结合后,研究了压缩行为,并通过垂直于构建方向的超声波速度和衰减测量全局完整性。© 2020 CIRP。由 Elsevier Ltd. 出版。保留所有权利。