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微觀激光熔覆技術加工金屬合金如何重組:成功連接的要素

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微觀激光熔覆技術加工金屬合金如何重組:成功連接的要素

發布日期:2017-04-15 作者: 點擊:

    高功率激光器可以有選擇持切割和連接金屬制品,在今天的制造業中變得越來越重要。來自于新加坡制造技術研究所A*STAR的Yingchun Guan和她的同事們已經開發出了一項新技術,揭示到底熔融元素如何汽化并如何在激光產生的羽流表面運動,發現可以改善添加劑制造技術,常用于打印三維物體。

研究人員正在研究鎂鋁3D打印植入材料的可行性,因為它們質輕,堅韌且具有生物相容性。最近,來自A*STAR的研究團隊證實這些合金的激光表面重熔能改善它們的耐蝕性能,它是鋁的濃度在表面顯著提高的結果。然而,將初始合金的成分與激光加工后最終產品的成分聯系起來,因為在激光產生的蒸汽粒子云狀羽流中會發生許多反應。

Guan和她的團隊設計了一個新的實驗裝置(a new experimental setup),這種裝置可以量化哪些熔融合金元素被噴射到激光羽流(laser plume)中。她們定位一個薄的硅基板,使之垂直于鎂鋁合金,離激光射擊點(laser firing point)只有幾毫米距離。激光脈沖產生的羽流沉積到硅基表面上。

當研究人員采用SEM檢測沉積物時,他們看到一些相爆炸的清晰證據,液體和氣化粒子混合物被激光沖擊拋出。這些液體沉積物呈現硅晶片的許多部分不適合于定量分析。

但通過結合SEM的元素識別能力和飛行時間質譜,研究團隊制作了一個“質量分辨圖”,將羽流中的汽態第二相粒子的分布進行了重建。

質量分辨圖像表明,鎂離子最終以較高的濃度彌散分布在羽流中。相比之下,在接近激光射擊點近場區域的中間鋁離子數量提高。分析表明鋁在羽流中比鎂飛行得遠,這是因為它們在近場區域中有很高的遷移率

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