01
Cyflwyniad Papur
Mae Dyddodiad Ynni Cyfeiriedig (DED)-a elwir hefyd yn gladin laser-yn dechneg gweithgynhyrchu ychwanegion sy'n defnyddio laser pŵer uchel wedi'i gyfuno â system fwydo powdr cyfechelog i ffugio cydrannau metel fesul haen. Yn wahanol i brosesau castio a pheiriannu traddodiadol, gall priodweddau mecanyddol yr haenau a adneuwyd yn DED amrywio'n sylweddol oherwydd amrywiad parhaus paramedrau prosesu -fel uchder haen, cyflymder sganio, a phŵer laser-yn ystod y broses weithgynhyrchu. Er gwaethaf y datblygiadau niferus a gyflawnwyd mewn technoleg DED, mae ymchwil i asesiad *in-situ* o briodweddau mecanyddol-fel modwlws Young a chymhareb Poisson-yn ystod prosesu yn parhau i fod yn brin; mae hyn yn gwneud *yn-situ* monitro a sicrhau ansawdd yn arbennig o allweddol.
02
**Trosolwg o'r Astudiaeth**
Mae'r astudiaeth hon yn datblygu techneg ddi-gyswllt, in-ar gyfer asesu priodweddau mecanyddol defnyddiau a brosesir drwy'r dull Dyddodiad Egni Cyfeiriedig (DED). Mae'r dechneg arloesol hon yn integreiddio ultrasonics laser femtosecond gyda sgleinio laser i alluogi gwerthusiad cwbl annistrywiol o fodwlws Young a chymhareb Poisson nad yw'n gyswllt ac nad yw'n ddinistriol. Trwy ddefnyddio tonnau ultrasonic a gynhyrchir gan laser femtosecond yn yr ystod amledd GHz i THz, mae'r system yn cyflawni cydraniad gofodol is-micron, a thrwy hynny yn hwyluso gwerthusiad haen o ansawdd uchel wrth-haen. Er mwyn mynd i'r afael â'r her o ganfod signalau ultrasonic yng nghanol y garwedd arwyneb sy'n gynhenid i haenau a adneuwyd, fe wnaeth y tîm ymchwil ddefnyddio -sgleinio laser yn y fan a'r lle-yn hytrach na sgleinio mecanyddol traddodiadol-a oedd yn gwella'r gallu i ganfod y tonnau uwchsonig yn sylweddol. Dangosodd profion a gynhaliwyd o dan amodau prosesu DED amrywiol fod y priodweddau mecanyddol a werthuswyd gan y dechneg hon yn dangos lefel uchel o gysondeb â chanlyniadau profion tynnol annibynnol a gynhaliwyd ar ôl i'r broses saernïo ddod i ben.
03
**Dadansoddiad Darluniadol**
Mae Ffigur 1 yn cyflwyno trosolwg sgematig o'r llif gwaith cyffredinol ar gyfer y dechneg asesu priodweddau mecanyddol in situ o fewn y broses DED. Mae'n dangos yn glir y weithdrefn graidd-sy'n cychwyn o'r swbstrad-sy'n cwblhau'r amcangyfrif o gymhareb modwlws Young a Poisson yr haen a adneuwyd drwy bedwar cam penodol: Mae Cam 1 yn defnyddio'r laser DED i weithredu'r broses DED, gan ffiwsio a dyddodi powdr metel i ffurfio haen DED gydag arwyneb garw a thrwch 10 μ; Mae Cam 2 at-yn defnyddio laser sgleinio (a all fod yr un ddyfais â'r laser DED) i berfformio sgleinio laser; trwy remelting, mae'r broses hon yn creu haen remelted llyfn ar wyneb y deunydd a adneuwyd, gan leihau'r garwedd cymedrig rhifyddol i tua 0.3 μm; Mae Cam 3 yn defnyddio laser femtosecond i gyffroi a mesur tonnau uwchsonig o fewn yr ystod amledd GHz-THz o fewn y rhanbarth solidedig yn dilyn caboli; Mae Cam 4 yn amcangyfrif cymhareb modwlws Young a Poisson yn seiliedig ar y signalau ultrasonic mesuredig, ar y cyd â pherthnasoedd straen. Mae'r diagram hefyd yn cynnwys anodiadau cyfatebol sy'n amlygu'r offer laser allweddol a'r newidiadau morffolegol arwyneb sy'n gysylltiedig â phob cam, a thrwy hynny yn darparu arddangosiad gweledol o nodweddion cwbl ddi-gyswllt ac annistrywiol y dechneg ar draws ei llif gwaith "dyddodiad-sgleinio-canfod-amcangyfrif" cyfan.
Mae Ffigur 2 yn cyflwyno dadansoddiad cymharol cynhwysfawr sy'n ymchwilio i effaith sgleinio laser ar garwedd arwyneb haenau metel DED. Yn cynnwys tri is-ffiwr-(a), (b), ac (c)- cynhelir y dadansoddiad ar draws tri dimensiwn: paramedrau meintiol, morffoleg macrosgopig, a thopograffeg ficrosgopig, gyda ffocws canolog ar y set optimaidd o baramedrau caboli a nodwyd ar gyfer sbesimen I-11. Mae is-ffigur (a) yn dangos tabl meintiol o werthoedd garwedd arwyneb sy'n cyfateb i 16 o gyfuniadau paramedr caboli gwahanol, yn rhychwantu pwerau caboli o 200–350 W a chyflymder caboli o 13–21 mm/s. Mae'r tabl hwn yn anodi'r gwerthoedd Ra gwirioneddol a fesurwyd ar ôl caboli 16 trac haen sengl ar sbesimen I, gan nodi'n glir y cyfuniad 300 W + 18 mm/s fel y set paramedr optimaidd (I-11, Ra=0.31 μm); ar ben hynny, mae'n tynnu sylw at faterion sy'n gysylltiedig ag ystodau paramedr eraill-yn benodol, gwerthoedd garwedd uwch sy'n deillio o gyfuniadau-pŵer isel,-cyflymder isel, a'r duedd i gyfuniadau-pŵer uchel,{-cyflymder uchel{-i achosi tonnau arwyneb oherwydd anweddiad powdr). Mae Is-ffigwr (b) yn cyflwyno cymhariaeth facrosgopig agos o sbesimen I-11 cyn ac ar ôl caboli gyda'r paramedrau gorau posibl, gan ddangos yn weledol welliant sylweddol mewn gwastadrwydd ac unffurfiaeth arwyneb yn dilyn y broses sgleinio. Mae is-ffigur (c) yn darparu golwg gymharol o ddelweddau microsgop optegol (ar raddfa gyson o 40 μm) gan ddangos sbesimen I-11 ar ôl y caboli optimaidd (chwith) yn erbyn ei gyflwr heb ei sgleinio (dde); nodweddir yr arwyneb heb ei sgleinio gan doreth o ronynnau powdr heb ei asio, anwastadrwydd sylweddol, ac ymddangosiad tywyllach o ganlyniad i wasgaru golau, tra bod yr arwyneb caboledig bron yn rhydd o bowdr heb ei asio, yn ymddangos yn wastad ac yn llyfn, ac yn arddangos adlewyrchiad golau unffurf. Yn y pen draw, gostyngodd y set baramedr optimaidd hon garwedd yr wyneb o werth cychwynnol o 4.2 μm i 0.31 μm - cyfradd wella o 93%. Trwy'r gymhariaeth deiran hon sy'n cwmpasu data meintiol, morffoleg macrosgopig, a thopograffeg microsgopig, mae'r ffigur yn dilysu effeithiolrwydd caboli laser yn effeithiol wrth leihau garwedd arwyneb haenau metel DED tra'n sefydlu'r paramedrau proses gorau posibl ar gyfer sgleinio laser ar yr un pryd.
