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机器学习助力定向能量沉积 Ti6Al4V 材料竞争性晶粒生长行为研究
摘要 钛合金定向能量沉积 (DED) 因其在自由成型和再制造方面的灵活性而成为一种快速发展的技术。然而，沉积过程中凝固微观组织的不确定性限制了其发展。本文提出了一种人工神经网络 (ANN) 来研究晶界倾斜角与三个致病因素（即热梯度、晶体取向和马兰戈尼效应）之间的关系。在田口实验设计下进行了一系列线材 DED、光学显微镜 (OM) 和电子背散射衍射 (EBSD) 实验，以收集 ANN 的训练和测试数据。与传统的微观结构模拟方法相比，本文开发的策略和 ANN 模型被证明是一种描述 DED 制备 Ti6Al4V 中竞争性晶粒生长行为的有效方法。它们可用于实现定量微观结构模拟，并扩展到其他多晶材料凝固过程。
对线弧的疲劳裂纹生长行为的实验研究，弧形生产的ER100S -1钢试样
结构。此外，与基于粉末的AM技术相比，使用电线作为原料相比，在制造过程中，与安全有关的风险水平降低了。WAAM技术可以通过使用铝，钢和钛和功能分级的材料等多种合金来用于制造简单和复杂的零件。5除了制造新零件外，WAAM技术还促进了损坏的结构的修复，作为更换整个组件的替代方法。6,7类似于所有AM技术，以及WAAM提到的所有优点，此技术也可能涉及一些缺点。这种制造方法的主要缺点是可能在所构建部分的外表表面相对较高的粗糙度和尺寸的不准确性，可能会施加进一步的沉积后处理，例如表面加工，高压力滚动等。WAAM技术自1990年代以来就已经开发和研究，目前已被航空航天和汽车等几个行业采用，用于制造工业规模的组件。8,9近年来已经进行了进一步的发展，以通过打印大规模的桥梁从组件大小到结构水平的WAAM构造部分的规模。10，为了探索WAAM技术对大型结构的低成本制造的适用性，在各种载荷条件下和不同环境中，必须完全表征由常规钢制成的WAAM建筑零件（即相对便宜）。对于在服务过程中，工程组件或结构在服务过程中受到重复负载周期的工业应用，例如海洋结构，疲劳评估是设计和生活评估阶段的关键考虑。11 - 13尤其是出于生活预测目的，研究材料的疲劳行为至关重要，以更好地了解此类组件中的损害演变和失败行为。因此，必须对由各种合金制成的WAAM构建组件的疲劳行为进行可行性研究，以检查WAAM技术和特定合金在工业应用中的适用性，其中组件或结构受到重复的环状应力。虽然在WAAM建造的零件14,15且偶尔不锈钢的WAAM建造零件中提供了一些有限的疲劳裂纹增长（FCG）数据，但更有效的低碳钢的疲劳响应尚未探索，尚待在诸如Off-Shore off-Shore off-shore wind之类的较不安全临界行业中应用。知道钢合金是在离岸应用中制造金属结构中使用的最合并的材料类型，对WAAM建筑零件的FCG行为进行了进一步研究
等温时效过程中Cu/Al金属间化合物及铜球键合处裂纹的生长行为
在微电子领域，铜线越来越多地代替金线用于制作键合互连。在这些应用中使用铜有许多潜在的好处，包括更好的电气和机械性能以及更低的成本。通常，导线键合到铝接触垫上。然而，人们对导线/垫界面处 Cu/Al 金属间化合物 (IMC) 的生长了解甚少，如果过度生长，会增加接触电阻并降低键合可靠性。为了研究 Cu 球键合中 Cu/Al IMC 的生长，在 250 C 下高温老化长达 196 小时，以加速键合的老化过程。然后记录了 Cu/Al IMC 的生长行为，并获得了 6.2 ± 1.7 · 10 14 cm 2 /s 的 IMC 形成速率。除了垂直于键合界面的常规 yz 平面横截面外，还报告了平行于界面层的 xy 平面横截面。在光学显微镜下，在球键合 xy 平面横截面上，Cu/Al 界面处有三层 IMC 层，它们的颜色不同。微 XRD 分析结果证实，Cu 9 Al 4 和 CuAl 2 是主要的 IMC 产物，而发现第三相，可能是 CuAl。在老化过程中，IMC 膜从键合外围开始生长，并向内传播至中心区域。随后，随着老化时间的增加，在 IMC 层和 Cu 球表面之间观察到空洞，也是从键合外围开始。空洞最终连通并向中心区域发展，导致球和金属间层之间几乎完全断裂，这是 81 小时后观察到的。2007 Elsevier Ltd. 保留所有权利。