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World File Search System熔池
增材制造
熔体流动对于增材制造 (AM) 过程中的质量至关重要。当施加外部磁场时，它会通过热电磁流体动力学 (TEMHD) 效应产生改变流动的力，从而可能改变最终的微观结构。然而，TEMHD 力的程度及其潜在机制仍不清楚。我们使用原位高速同步加速器 X 射线照相术和非原位断层扫描追踪钨粒子的流动，以揭示定向能量沉积 AM (DED-AM) 过程中 TEMHD 诱导流动的结构。当不施加磁场时，Marangoni 对流占主导地位，导致粒子分布相对均匀。当磁场平行于扫描方向时，会诱导 TEMHD 流动，在横截面上循环，导致粒子偏向熔池的底部和侧面。此外，向下的磁场会引起水平循环，将粒子偏向另一侧。我们的结果表明，TEMHD 可以在 DED-AM 过程中破坏熔池流动。
电子粉末床熔合增材制造过程中非平衡钛蒸发的饱和压力
电子束粉末床熔合 (E-PBF) 是一种用于金属零件增材制造的极具吸引力的技术。然而，工艺改进需要精确控制电子束传递给粉末的能量。在这里，我们使用可调谐二极管激光吸收光谱 (TD-LAS) 来测量 E-PBF 期间蒸发的钛原子的速度分布函数。激光二极管发射的窄光谱范围允许对蒸发原子进行高分辨率吸收分布分析，从而准确确定它们在熔化过程中的多普勒展宽、密度和温度。获得的蒸汽温度表明熔池表面相对于钛的低压 (0.1 Pa) 沸点过热，表明蒸发发生在非平衡条件下。我们表征了线性能量密度对钛蒸发的影响，发现它与饱和蒸汽压一致。我们对蒸汽特性的表征为熔池模拟提供了可靠的输入。此外，可进一步利用TD-LAS来防止低浓度合金元素的蒸发，从而防止打印部件出现缺陷。
用于模拟选择性激光熔化过程中深熔穿的温度相关热源
摘要：为了了解选择性激光熔化 (SLM) 工艺背后的物理行为，人们广泛采用了数值方法进行模拟。宏观尺度的数值模拟可以研究输入参数（激光功率、扫描速度、粉末层厚度等）与输出结果（变形、残余应力等）之间的关系。然而，有限元法求解的宏观热模型无法正确预测熔池深度，因为它们忽略了熔池中流体流动的影响，尤其是在存在深穿透的情况下。为了弥补这一限制，提出了一种易于实现的温度相关热源。该热源可以在模拟过程中调整其参数，以补偿与流体流动和小孔相关的这些被忽略的热效应，一旦关注点的温度稳定，热源的参数就会固定下来。与传统的热源模型相反，所提出的热源的参数不需要针对每个工艺参数进行实验校准。通过将所提模型的结果与各向异性热导率方法和实验测量的结果进行比较，验证了所提模型的有效性。
热丝激光定向能量沉积
摘要：本研究调查了原料丝（此处称为热丝）的电阻预热对双相不锈钢激光定向能量沉积稳定性的影响。沉积过程中在线获取的数据以及金相研究揭示了工艺特性及其稳定性窗口。在线数据（例如预热电路中的电信号和从工艺交互区侧视捕获的图像）提供了有关熔融丝和熔池之间金属转移的见解。结果表明，工艺特性（如激光丝和丝熔池相互作用）随丝预热水平而变化。此外，应用两个独立的能源（激光束和电能）可以微调热输入并增加穿透深度，而对焊珠的高度和宽度影响很小。这可以提高工艺稳定性并消除未熔合缺陷。在热丝电路中测量的电信号指示工艺稳定性，因此电阻预热可用于工艺监控。结论是电阻预热为控制激光导向能量沉积的稳定性和热输入提供了额外的手段。
具有自动控制器调节功能的激光增材制造数据驱动自适应控制
摘要：直接能量沉积 (DED) 需要闭环控制来稳定工艺并提高制造质量。大多数现有的 DED 控制器都需要通过实验进行系统辨识以获得工厂模型或与层相关的自适应控制规则，而此类过程繁琐且耗时。本文提出了一种新颖的数据驱动自适应控制策略，通过熔池尺寸反馈来调整激光电压。开发了一种多任务控制器架构，包含一个自动调节单元，该单元可根据 DED 工艺数据自动优化控制器参数。实验验证表明，受控样品的几何精度和熔池一致性有所改善。所提出的控制器的主要优点是它可以适应具有不同零件形状、材料、刀具路径和工艺参数的 DED 工艺而无需进行调整。即使工艺条件发生变化也不需要进行系统辨识，这减少了最终用户的控制器实施时间和成本。
制造工艺杂志
使用激光束的热丝定向能量沉积 (DED-LB/w) 是一种金属增材制造 (AM) 方法，具有材料利用率和沉积速率高的优点，但 DED-LB/w 制造的零件存在热输入较大和表面光洁度不理想等问题。因此，在沉积过程中调节工艺参数和监测工艺特征以控制最终质量对于确保最终零件的质量至关重要。本文探讨了 DED-LB/w 工艺的动态建模，并介绍了一种参数-特征-质量建模和控制方法，以提高建模质量和对无法现场测量的零件质量的控制。该研究调查了影响单层和多层焊珠中熔池宽度（特征）和焊珠宽度（质量）的不同工艺参数。提出的建模方法使用参数特征模型作为 F 1 和特征质量模型作为 F 2 。比较了线性和非线性建模方法来描述工艺参数和工艺特征即熔池宽度 (F 1 ) 之间的动态关系。采用全连接人工神经网络根据熔池特征 (F 2 ) 对最终部件质量（即熔滴宽度）进行建模和预测。最后，通过将参数特征 (F 1 ) 和特征质量 (F 2 ) 模型集成到部件宽度的闭环控制中，测试并验证了所提出的参数特征质量建模的有效性和实用性。与仅使用 F 1 的控制回路相比，所提出的方法显示出明显的优势，并有可能应用于控制无法直接测量或现场监测的其他部件质量。
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。
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。
直接能量沉积制备不同裂纹面取向的 AlSi10Mg 合金断裂韧性
研究了直接能量沉积制备的 AlSi10Mg 合金的断裂和拉伸行为。在室温下沿不同裂纹平面方向和载荷方向测试了三点弯曲断裂韧性和拉伸试样。在进行机械加工和测试之前，打印样品在 300 ◦ C 下进行 2 小时的热处理以释放残余应力。进行了微观结构和断口图分析，以研究每种裂纹取向的断裂机制和裂纹扩展路径。在裂纹平面方向上观察到断裂韧性的显著差异。裂纹取向在 XY 方向的试样具有最高的断裂韧性值（ J Ic = 11.96 kJ / m 2 ），而 ZY 裂纹取向（垂直于打印方向）具有最低的断裂韧性值（ J Ic = 8.91 kJ / m 2 ）。断裂韧性的各向异性主要与沿熔池边界的优先裂纹扩展路径有关。在熔池边界处，孔隙优先出现，微观结构变粗，且 Si 含量较高，导致该区域的延展性较差，且抵抗裂纹扩展的能力较差。
揭示定向能量沉积 316L+WC 分级复合材料与氧化铝的复杂磨损序列
图 2：(a) 316L+20%WC 复合材料的 SEM 显微照片。部分溶解的 WC 碳化物（亮圆圈）均匀分散在增强基质中。(b) (a) 的特写视图，显示了部分溶解的 WC 碳化物（浅灰色）的紧邻区域以及由凝固碳化物组成的网络。(c) (a) 的另一个特写视图，重点关注熔池和 HAZ 之间的过渡及其各自的凝固碳化物。