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World File Search System能量沉积
定向能量沉积制备 Inconel 718 的多尺度微观结构异质性和力学性能散射
定向能量沉积 (DED) 是一种增材制造技术，可以快速生产和修复具有灵活几何形状的金属零件。DED 期间热和材料传输的复杂性会产生不必要的微观结构异质性，从而导致零件性能分散。在这里，我们研究了使用不同沉积速率通过粉末吹制 DED 生产的 Inconel 718 在不同长度尺度上的微观结构变化。我们量化了零件内晶粒结构、纹理、成分和凝固结构的空间趋势，并将它们与硬度、屈服强度和杨氏模量的变化相关联，以突出凝固过程中热环境的影响。我们发现，使用高沉积速率时采用的高能量输入有利于沿构建和横向方向产生显着的微观结构异质性，这源于所使用的沉积策略产生的不对称冷却速率。我们还发现，在 Inconel 718 上采用的标准热处理不适合使微观结构均质化。这些结果对于开发工业相关的增材制造零件的构建速率策略具有重要意义。© 2021 作者。由 Elsevier BV CC_BY_NC_ND_4.0 出版
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。
激光与丝相互作用对定向能量沉积中热量和金属传递的影响
本研究探讨了采用原料丝的激光金属熔合。我们研究了各种工艺参数如何影响被丝和工件吸收的光束能量比例以及从原料丝到熔池的金属转移。为了进行这项研究，开发了一个跟踪自由表面变形的热流体动力学模型，以包括实心丝的进给并预测其熔化。金属吸收的光束能量比例被建模为局部表面曲率和温度的函数，考虑了多次菲涅尔反射和吸收。该模型应用于钛合金 (Ti-6Al-4V)，采用 1.07 μ m 激光器和传导模式工艺。进行了各种丝送料速率的实验以评估模型预测工艺的能力，并获得了良好的一致性。研究的不同参数是光束角位置、丝角位置、丝送料速率和光束-丝偏移。模拟结果的分析提供了对激光能量使用的详细物理理解。报告强调，热毛细和瑞利-普拉托不稳定性可能导致从连续金属传输模式向滴金属传输模式的转变。因此，抑制这些不稳定性可能允许使用更宽的工艺窗口。
激光定向能量沉积中基于多保真度替代的不确定性量化过程映射
摘要：涉及高斯过程 (GP) 的多保真度 (MF) 替代物用于设计激光定向能量沉积 (L-DED) 增材制造 (AM) 中的时间过程图。过程图用于建立熔池特性（例如熔池深度）与工艺参数（例如激光功率和扫描速度）之间的关系。MFGP 替代物涉及高保真度 (HF) 和低保真度 (LF) 模型。选择 Autodesk Netfabb ® 有限元模型 (FEM) 作为 HF 模型，而选择 Eagar-Tsai 开发的分析模型作为 LF 模型。结果表明，MFGP 替代物能够成功地融合不同保真度模型中存在的信息，以设计时间前向过程图（例如，给定一组真实深度未知的工艺参数，熔池深度是多少？）。为了扩展新开发的建立时间逆过程图的公式（例如，为了实现所需的熔池深度，但不知道真实工艺参数，那么作为时间函数的工艺参数的最佳预测是什么？），在计算预算约束下，通过将 MFGP 代理与贝叶斯优化 (BO) 相结合来进行案例研究。结果表明，与单精度 (SF) GP-BO 相比，MFGP-BO 可以显著提高优化解决方案的质量，同时降低计算预算。与仅限于开发稳态正向过程图的现有方法相比，当前的工作成功地展示了在 L-DED 中实现结合不确定性量化 (UQ) 的时间正向和逆过程图。
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。
通过超声辅助激光导向能量沉积制造的H13工具钢的微观结构和硬度行为
摘要：激光导向能量沉积（L-DED）的金属添加剂制造（AM）通常会导致沿构建方向形成纹理柱状晶粒，从而导致各向异性机械性能。这可能会对产品的预期应用产生负面影响。各向异性可以通过在L-DED过程中通过对超声（US辅助）的额外暴露来修改材料来消除各向异性。在本文中，由AISI H13（TLS Technik，Bitterfeld-Wolfen，Germany）工具钢制造了多轨样品，该工具是使用特殊设计的冷却系统的US辅助（28 kHz）L-DED工艺制造的。该研究还包括后处理后的退火和淬火，并通过对修饰钢进行回火热处理，从而导致性质保留，这是由硬度测量结果证实的。XRD分析用于测量晶胞的结构参数，并在两个方向上测量硬度特性：纵向和平行于沉积方向。发现，美国辅助L-DED使我们能够在两个印刷方向上获得具有相等大小的相干散射区域大小的各向同性结构，并减少材料中的残留应力。硬度的各向异性显着降低，在XY和XZ平面之间发现了636和640 HV。基于获得的硬度数据，应注意的是，此处研究的某些热处理也可能导致该性质各向异性的降低，类似于美国辅助效应。
基于失真的验证定向能量沉积添加剂制造零件的热处理模拟
定向的能量沉积添加剂制造零件具有陡峭的应力梯度，并且由快速热循环引起的各向异性微观结构和上层层制造，因此可以使用热处理来减少残留应力并恢复微观结构。数值模拟是确定热处理过程参数并减少必要的应用程序的合适工具。热处理模拟在此过程中计算失真和残余应力。验证实验对于验证仿真结果是必要的。本文提出了添加剂组件的热处理的3D耦合热机械模型。使用C形状样品几何形状进行基于失真的验证以验证模拟结果。Therefore, the C-ring samples were 3D scanned using a structured light 3D scanner to compare the distortion of the samples with different post- processing histories.
利用激光粉末定向能量沉积工艺制备金属合金的综述
摘要：激光粉末定向能量沉积工艺是一种金属增材制造技术，可制造具有高度几何和材料灵活性的金属零件。原位送粉的独特特性使得在制造过程中使用元素粉末混合物定制元素组成成为可能。因此，它可以潜在地应用于低成本合成工业合金、用不同的粉末混合物改性合金以及使用元素粉末混合物作为原料设计具有位置相关特性的新型合金。本文概述了使用激光粉末定向能量沉积方法通过供给元素粉末混合物来制造各种类型的合金。首先，详细描述了激光粉末定向能量沉积在制造金属合金方面的优势。然后，回顾了通过多种类别的元素粉末混合通过激光粉末定向能量沉积制造合金的最新研究和发展情况。最后，讨论了未来发展中的关键技术挑战，主要是成分控制。
在激光材料加工和定向能量沉积过程中使用高温计实时检测冷却速率
激光作为热源用于表面改性、焊接、熔覆、定向能量沉积 (DED) 等多种材料加工应用，由于其固有特性而广受欢迎，即易于产生高功率密度、快速加热和冷却速率 (10 3 –10 6 C/s)，同时将热影响区和变形降至最低。在这些应用中，DED 是一项相对较新的技术，由于其能够直接从 CAD 模型逐层沉积复杂组件，因此在世界范围内得到了广泛的研究。然而，该过程由于在积聚过程中的热积累而受到各向异性的影响，从而影响最终的微观结构、力学性能和几何完整性 [1]。已有多项研究报告了量化与峰值温度、熔池大小等有关的热积累，并控制工艺参数以实现均匀性。Song 和 Mazumder [2] 使用双色高温计开发了一种基于熔池温度的控制系统。根据温度变化调节激光功率，以改善表面和几何完整性。Ding 等人 [3] 通过感应和控制粉末流速和熔池尺寸，开发了一种机器人激光 DED 系统中的几何再现性实时反馈系统。