用平顶激光束通过选择性激光熔化制造纯镍单晶( 二 ) _机械

使用MicrotracS3500激光衍射粒度分析仪估计镍粉(34.0微米)的平均粒度。图1显示了粒度分布。 SD–HD平面采用90°旋转扫描策略进行激光扫描。将圆柱形样品，直径12毫米高30毫米，印刷在多晶不锈钢304板上。在这项研究中，粉末阶段没有加热。将所有样品切片并用320目和600目砂纸研磨，然后分别用用9微米、3微米和1微米金刚石和硅胶悬浮液机械抛光。使用扫描电子显微镜(SEM ， JEOL JSM-7001F)和电子背散射衍射(EBSD)来表征样品的微观结构。 EBSD分析覆盖了标清–高清横截面的最小面积为400×400微米， 100×100微米，高清–BD横截面的最小面积为800×1200微米，步长分别为1.2微米、0.25微米和3微米。 EBSD的数据是用TSL·OIM7和ATEX软件分析的。低角度晶界(LAGB)和HAGB的取向差分别为5°-15°和>15° 。

图1.研究中使用的纯镍粉的粒度分布。
结果和讨论图2至图4描绘了熔池轨迹观察。基于平顶的轨道表现出接近平面的熔体池底部，其深度相对于轨道宽度较浅。轨道1中的熔池深度和宽度(ET=5.10J/mm2)(图3a)经测量分别为20和143.67微米。具有较高ET(ET=8.57J/mm2)(图3a)的轨道2的深度和宽度分别为68.79微米和488.98微米。由于ET的差异，轨道1比轨道2表现出更平坦的几何形状，轨道2具有超高斯几何形状。这通过熔池中心和边缘之间的深度差得到证实，如图2a和3a ，与轨道2的±34微米相比，轨道1的深度差估计小于3微米。中心区域和边缘区域之间的熔池深度差异较小，这表明根据束斑中的热分布和随后的熔池几何形状之间的相关性，轨迹1中的激光功率扫描速度在熔池宽度上产生了更均匀的热分布。基于高斯的轨道3(ET=6.25J/mm2)与其144.48微米的宽度相比，呈现出148.06微米的更大深度(图4a) 。随后形成了一个不均匀的熔池，在轨迹中心有很深的渗透，在边缘区域较浅，表明在高斯分布中有集中的热源。

图2.作为FT1基础的平顶轨道1的融合轨道的横截面。 (a)扫描电镜图， (b)SEM-EBSD的反极图(c)聚变径迹示意图。 IPF图和纹理沿着BD轴设置。

图3.作为FT2基础的平顶轨道2的融合轨道的横截面。 (a)扫描电镜图， (b)SEM-EBSD的反极图， (c)聚变径迹示意图。 IPF图和纹理沿着BD轴设置。

图4.基于高斯轨迹3的融合轨迹的横截面作为G1的基础。 (a)扫描电镜图， (b)SEM-EBSD的反极图，（c)聚变径迹示意图。 IPF图和纹理沿着BD轴设置。
SEM-EBSD用于进一步表征样品特征。图2至图4表示了晶体方向与?100?的偏离。在本研究中，理想?001?方向和IPF沿BD设置为逐层凝固方向，因为常规定向凝固中的单晶结构沿凝固方向呈现?001?织构。如图2b–c所示，轨道1中的固化偏离?001?BD 18–26° 。考虑到定向凝固单晶系统中的优选柱状?001? ，沿着BD形成更接近?001?的织构的可行性是有利的。因此，当轨道2的蒸散量较高时，纹理转变为主要的?011?构型，如图3b–c 。熔池边缘较高的取向差约为35° ，结合改变的熔池平面度，表明了使用平顶激光器获得平面熔池的合适参数组合的重要性。对于基于高斯分布的轨迹3 ，熔池边缘的取向差约为38.7° ，明显大于熔池中心的取向差(例如14.9°和18.5°)如图4b–c所示。这表明了高斯光束中中心和熔池边缘之间的过渡凝固方向，意味着在多晶衬底上制造单晶结构或使用单晶衬底以保持基于高斯轨迹的晶体均匀性的过程中需要复杂的参数调整。
基于FT1的参数(EM=43.07J/mm3) ，图5展示了使用平顶梁实现单晶结构的可行性。因此，观察到{001<100>和{011<100>之间的竞争晶粒生长，直到6mm的高度。微结构显示出均匀的立方{001<100>织构，在增加的构造高度(>15mm)的中心具有抑制的HAGB ，在距边缘1.5mm处具有均匀的微结构。在本研究中，具有{001<100>结构的被抑制的HAGB被保持到30mm的最高建筑高度。

图5.IPF图和纹理在平顶制造的FT1的不同位置。
在选择性激光熔化中使用平顶光束构建单晶结构的可行性得到了清楚的证明，因为FT1是基于轨道1中使用的激光功率-扫描速度组合。我们未来的研究将提出选择性激光熔化过程中晶粒选择的详细机制，特别关注FT1的参数。

图6.基于来自轨迹1的平面能量分布的平顶构建的FT1的IPF图和纹理(a–d) ，基于来自轨迹2的超高斯能量分布的FT2 ， (e–h) 。基于来自轨迹3的高斯能量分布的高斯构建G1 ， (i–l) 。 (a)、(e)和(i)显示了垂直于BD的横截面上的IPF图，相应的纹理分别显示在(c)、(g)和(k)中。 (b)、(f)、(i)显示了在BD的横截面上的IPF图，相应的纹理分别显示在(d ， h ， l)中。所有的指规数都是沿着BD轴设定的。

用平顶激光束通过选择性激光熔化制造纯镍单晶( 二 )

推荐阅读

如何找寻自我

缝纫机调线器怎么安装平车方法如何

强组词强字组词

火笋鸡翅的做法（增肥食谱）

闺女生日快乐祝福语朋友圈

LV请来潮牌设计师做艺术总监，看中的是啥

老虎豆怎么做好吃老虎豆图片怎样弄来吃

暖气有流水声是什么原因

皮球是什么体

手机怎样开通QQ空间

男生发mua说明 mua是什么意思

手指盖凹陷怎么回事

对自己的生活失去掌控咋调整

小米10s怎么没有月亮模式

我想找个偏僻的地方搞养殖！有没有推荐的地方？

南京养老金认证上门服务怎么申请南京市养老金认证

如何评价猪场阉割猪？

最后一个字是豹的成语

泰山散酒怎么样

猫发情的声音(猫发情的叫声)