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綜述：激光熔覆的研究與發(fā)展現(xiàn)狀
由于其高能量密度、良好的相干性和良好的方向性，激光已廣泛用于材料的表面處理，激光表面處理技術(shù)包括激光表面合金、激光噴丸、激光熔，值得一提的是，LC是一種新型的表面強(qiáng)化和修復(fù)技術(shù)，在激光照射下。
熔覆粉末在基板表面快速熔化和固化，由于溫度梯度較大，它將在基材表面形成細(xì)粒度和韌性涂層，與其他表面強(qiáng)化技術(shù)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）涂層能與基體形成良好的冶金結(jié)，稀釋率和熱影響區(qū)小，（2）由于溫度梯度較大。
可以形成精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，（3） LC具有環(huán)保、簡單、靈活和節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)，本文從液晶、覆層材料體系和液晶應(yīng)用三個(gè)方面綜述了液，圖4 粉末顆粒流的軌跡、溫度和速度分布，由于液晶的溫度梯度較大，涂層容易出現(xiàn)裂紋等缺陷，研究表明，感應(yīng)預(yù)熱可以降低溫度梯度。
Bidron等人研究了高溫感應(yīng)預(yù)熱（溫度范圍為）對，如圖7（c）所示，2 mm厚基板上的熱影響區(qū)中沒有裂紋，這可以歸因于感應(yīng)預(yù)熱溫度影響熱影響區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)，從而改變裂紋的跡象，此外，感應(yīng)預(yù)熱溫度對最大沉積速率和激光能量效率也有重要影。
在激光功率和掃描速度不變的情況下，隨著感應(yīng)預(yù)熱溫度的升高，最大沉積速率和激光能量效率增加，但增長速率逐漸降低，因此，感應(yīng)預(yù)熱溫度應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，1介紹。
2.5，外場輔助激光熔覆，圖6 不同激光功率的K403高溫合金涂層的橫截面，2.1，工藝原理，圖像信號(hào)或光譜信號(hào)可用于監(jiān)測粉末的流動(dòng)和分布，然后通過優(yōu)化噴嘴參數(shù)來提高粉末利用效率。
Gulyaev等人使用光學(xué)診斷系統(tǒng)Yuna（主要由，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示，可以看出，在激光的作用下，粉末流從原來的氣流輸送方向擴(kuò)展到35°-40°的扇。
當(dāng)氣體流速Gtr從5 slpm增加到15 slpm，粉末流的平均溫度和激光束方向的平均速度都會(huì)增加，當(dāng)氣體流量Gtr繼續(xù)增加到20 slpm時(shí)，激光束方向上粉末流動(dòng)的平均速度和平均溫度降低，因此存在一個(gè)合適的氣體流量。
以最大限度地發(fā)揮激光對粉末的影響，同時(shí)，分析了不同工藝參數(shù)下熔池的流速，然而，在某些過程參數(shù)下，由于感興趣區(qū)域的亮度差異很大。
很難獲得足夠質(zhì)量的視頻，因此，未來可能會(huì)考慮使用帶通濾波器的照明激光器，上圖可以觀察到高度H和寬度B值與包層條件的關(guān)系，將噴嘴與沉積表面之間的距離增加1.4倍。
軌跡寬度減小1.1倍/1.2倍，其高度減小1.7倍/2.6倍，這是因?yàn)楫?dāng)噴嘴/工件距離減小時(shí)，激光束會(huì)發(fā)生一些散焦，表面加熱增加，然而，它的溫度較低，這解釋了單軌尺寸的減少。
另一方面，激光光斑的速度增加了3倍，軌道的寬度減小了1.15倍/1.3倍，軌道的高度減小了2倍/2.9倍，這種變化可以通過沉積材料體積在較長長度上的分布來解，影響熔覆層表面形貌和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)通常不是。
它們往往相互作用并相互影響，所以，通過各種優(yōu)化算法和經(jīng)驗(yàn)公式來獲得最佳工藝參數(shù)的組合，選擇激光功率、掃描速度和送粉速度作為要優(yōu)化的工藝參，熔覆高度和稀釋率是優(yōu)化的響應(yīng)目標(biāo)。
找到了能夠?qū)崿F(xiàn)最大熔化寬度、最小熔化高度和適當(dāng)稀釋，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化后的參數(shù)組合，灰色關(guān)聯(lián)值提高了0.1533282，Wu等人研究了LC-NiCrBSi合金涂層的孔隙率，結(jié)果表明，線性能量密度可用于確定消除大孔隙率的閾值，超聲振動(dòng)作為一種外部物理場，對熔池中微觀結(jié)構(gòu)的生長和凝固以及元素分布具有重要影。
Li等人分析了超聲振動(dòng)輔助下LC-MMC涂層的微觀，隨著超聲功率的增加，熔覆層中的WC顆粒似乎均勻地聚集在底部，然后到達(dá)底部，如圖7（e）所示，因此，在適當(dāng)?shù)某暪β氏?，超聲空化效?yīng)和超聲聲流效應(yīng)可以克服重力作用下WC顆。
超聲振動(dòng)對熔池的影響導(dǎo)致枝晶斷裂和晶粒細(xì)化，并促進(jìn)WC顆粒的分解，分別如圖7（f）（g）所示，在超聲振動(dòng)輔助激光熔覆中，超聲作用于微觀結(jié)構(gòu)、氣孔和其他缺陷生長的機(jī)理需要進(jìn)，圖7 外場輔助LC的原理圖及其有益影響，LC是激光、熔覆材料和基板之間相互作用的過程，因此通過建立LC過程模擬。
可以更好地分析不同工藝條件下熔池的溫度、應(yīng)力和流場，在實(shí)踐中，LC過程的模擬分析在改善熔覆層的宏觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)，許多學(xué)者基于流體力學(xué)和物理相場過程模擬了粉末沉積過，在LC過程中，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力。
因此，應(yīng)力場的模擬分析為有效減少熔覆層中的裂紋等缺陷提供，Ghorashi等人考慮了多軌跡中的非線性運(yùn)動(dòng)硬化，并將循環(huán)塑性理論引入到LC Inconel 718，這不僅將殘余應(yīng)力預(yù)測誤差降低了約50%。
還分析了熔覆過程中的表面松弛，Zhang等人通過建立單軌和多軌鈷基涂層的溫度場和，分析了感應(yīng)熱應(yīng)力對熔覆層殘余應(yīng)力的影響，然而，感應(yīng)預(yù)熱對單軌的影響僅進(jìn)行了分析，因此應(yīng)進(jìn)一步分析多軌，實(shí)際上，液晶是一個(gè)多場相互作用的過程。
因此，應(yīng)建立一個(gè)全面的模擬模型，以獲得未來在完全耦合的熱-冶金-機(jī)械有限元模型下的，電磁場主要與材料中的電子相互作用，影響化學(xué)反應(yīng)過程，進(jìn)而影響微觀結(jié)構(gòu)和元素分布，如圖7（j）所示。
Zhai等分析了不同電磁場下的熔覆層稀釋，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的磁場可以顯著降低涂層稀釋率，但電磁場對其影響不大，對涂層組成相的分析發(fā)現(xiàn)，不同層中的相幾乎沒有變化，這是因?yàn)殡姶艌鰧θ垠w池中的熱條件幾乎沒有影響，如圖7（i）E-H所示，當(dāng)施加與重力方向相同的安培力時(shí)。
等效重力加速度增加，因此，作用在孔隙上的合成浮力相應(yīng)增加，熔體池中孔隙的流速增加，最終，孔隙度和孔徑都會(huì)降低，如圖7（i）A-C所示。
當(dāng)施加向上的安培力時(shí)，熔體池中的孔隙溢出將更加困難，然而，它只改變電場的大小和方向，因此應(yīng)研究磁場方向變化下熔覆層的微觀結(jié)構(gòu)。
溫度傳感器可以監(jiān)測固定點(diǎn)溫度、熔池的溫度分布和熔池，熱歷史與熔覆層中微觀結(jié)構(gòu)的生長有直接關(guān)系，Gopinath等人使用紅外高溫計(jì)監(jiān)測熔池的熱歷史，并研究熔池壽命、冷卻速率、熔覆層的微觀結(jié)構(gòu)和潤濕性，從紅外高溫計(jì)獲得的原位合成inconel718/T。
可以識(shí)別固化架的位置，從而可以在線識(shí)別過度稀釋率，熔池中TiC顆粒凝固框架斜率的變化是在線評估不同工，圖5是在1200 W激光功率和200 mm/min，該熱循環(huán)決定了不同相的形成和涂層/部件的機(jī)械性能，同時(shí)，熔池的壽命和WC與金屬基體之間良好潤濕性的冷卻速率，2.3。
過程監(jiān)控，在液晶中，粉末與激光、基板和噴嘴的相互作用會(huì)影響粉末的分布，粉末的流動(dòng)特性影響其利用效率和熔覆層的宏觀形貌，粉末的流體動(dòng)力學(xué)特性不僅與其粒徑、形狀和外部空氣壓，還與粉末噴嘴的類型有關(guān)，如圖2所示，在粉末和激光的相互作用中。
激光的能量被粉末吸收、反射和散射，從而增加了流動(dòng)粉末的溫度分布，粉末的溫度分布與激光功率和噴嘴與激光焦點(diǎn)之間的距離，因此，應(yīng)選擇合適的激光功率和噴嘴與激光焦點(diǎn)之間的距離，因此，粉末分布的能量全部包含在激光輻射區(qū)域，并獲得均勻的溫度分布。
熔池附近的粉末分布與基體有很大關(guān)系，在保護(hù)氣體的作用下，粉末沖擊基材并反彈或分散，從而影響上部粉末流的分布，因此，在對粉末沉積過程進(jìn)行模擬分析時(shí)，應(yīng)充分考慮基體的作用。
圖3 激光開啟0.8秒后，在0.5 kW高斯激光束的影響下，模擬的微珠形狀以及微珠內(nèi)部的金屬流動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用響應(yīng)面法獲得了孔隙率最小的激光功率、掃描速度和，通過在基板下方放置預(yù)熱至300°C的絕緣層，可以有效消除裂紋。
然而，在最佳工藝參數(shù)下，熔覆層中仍然存在少量氣孔，因此，通過優(yōu)化LC設(shè)備有望進(jìn)一步減少氣孔缺陷，建立工藝參數(shù)與熔覆層熔化高度、熔透深度和稀釋率之間，可以大大減少優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，顯著提高熔覆質(zhì)量和效率。
Bax等人提出了一種基于Inconel 718單包，不僅得到了激光功率、掃描速度、送粉速率與熔覆層寬度，而且建立了工藝參數(shù)與粉末利用率之間的工藝參數(shù)圖，但是，它僅適用于單軌，因此應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對多軌的研究，Reddy等人通過LC非晶態(tài)Fe-Cr-B合金的單，建立了粉末沉積效率、稀釋度、孔隙率和工藝參數(shù)之間的。
并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，總之，有許多工藝參數(shù)影響熔覆層的宏觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)和性能，每個(gè)工藝參數(shù)也相互影響，因此，在實(shí)際應(yīng)用中。
應(yīng)根據(jù)熔覆層的要求綜合考慮各工藝參數(shù)，LC作為一種有效的表面強(qiáng)化和修復(fù)技術(shù)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)熔覆層質(zhì)量差和重復(fù)性差的問題，然而，計(jì)算機(jī)和傳感技術(shù)的發(fā)展可以幫助我們更好地監(jiān)測溫度場，所有這些都與熔覆層的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)、缺陷和幾何精度密，LC是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)冶金過程。
可以通過溫度信號(hào)、圖像信號(hào)和光譜信號(hào)更好地理解，鈦合金、鎂合金和其他合金具有優(yōu)異的性能，例如比強(qiáng)度高、韌性好和密度低，同時(shí)，由于其在地球上的豐富儲(chǔ)量，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。
然而，隨著工業(yè)的發(fā)展，這些材料將越來越多地用于高溫、高壓和磨損環(huán)境，耐磨性差和高溫穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用，為了解決這些問題，人們采用了許多表面強(qiáng)化技術(shù)來提高這些合金表面的耐磨，例如等離子噴涂、物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉，由LIHRC在A3鋼上制備的Ni60A+20 wt。
ψ=55.1 g/dm2，（b）E=18.4 J/mm2，ψ=55.1 g/dm2，（c）E=20 J/mm2，ψ=61.7 g/dm2，2.2，過程模擬分析。
在LC過程中，熔覆層的稀釋度、縱橫比、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與激光功，為了獲得組織精細(xì)、成分均勻、力學(xué)性能良好的熔覆層，許多學(xué)者從不同角度對工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，2.4，工藝參數(shù)優(yōu)化，適當(dāng)?shù)募す夤β蕦p少裂紋、空洞。
并產(chǎn)生質(zhì)量和性能良好的熔覆層，高激光功率導(dǎo)致熔覆層開裂和變形，當(dāng)激光功率太小時(shí)，粉末不會(huì)完全熔化，并導(dǎo)致局部起球和空洞，Song等人分析了激光功率對涂層宏觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖6所示。
可以發(fā)現(xiàn)，隨著激光功率的增加，熔覆層的高度、寬度和穿透力都會(huì)增加，大多數(shù)裂紋從熱影響區(qū)開始，沿垂直于接頭表面的方向一直延伸到覆層表面，隨著激光功率的增加，熔覆層底部分別出現(xiàn)柱狀枝晶、少量等軸晶、均勻柱狀枝。
這是因?yàn)殡S著功率的增加，冷卻速率逐漸降低，晶粒尺寸與其呈負(fù)相關(guān)，隨著激光功率的降低，微結(jié)構(gòu)也變得更細(xì)，除了激光功率外，掃描速度對熔覆層的形成也起著重要作用。
圖2 噴嘴和粉末射流參數(shù)的計(jì)算，熔覆速度v和透鏡噴嘴與表面熔覆距離L對熔覆軌道尺寸，圖1 同軸粉末系統(tǒng)和預(yù)放置粉末系統(tǒng)的示意圖，圖5 在1200 W激光功率和200 mm/min，Inconel 718+TiC的LC期間記錄的典型，LC是一種多學(xué)科技術(shù)，集成了激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和控制技術(shù)。
LC是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)和冶金過程，本節(jié)從原理、模擬、監(jiān)測和參數(shù)優(yōu)化等方面介紹了LC過，在航空航天、石化和汽車等行業(yè)中，不同機(jī)器的許多零件都處于高溫高壓環(huán)境中，并且容易磨損和腐蝕，因此，高溫下的耐磨性和穩(wěn)定性需要進(jìn)一步提高。
激光熔覆技術(shù)具有稀釋率低、熱影響區(qū)小、涂層與基體冶，目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的修復(fù)和功能涂層，本文從過程模擬、監(jiān)測和參數(shù)優(yōu)化等方面詳細(xì)介紹了液相，同時(shí)，隨著高熵合金、非晶合金和單晶合金在液晶材料中逐漸顯，本文對液晶材料系統(tǒng)進(jìn)行了全面的綜述，此外，還概述了液晶在功能涂層和機(jī)械零件維修中的應(yīng)用。
討論了液晶顯示技術(shù)存在的問題和發(fā)展趨勢，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，可以在一定程度上減少覆層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，但有時(shí)仍會(huì)存在孔洞、元素偏析和結(jié)構(gòu)不均勻，為了顯著減少這些缺陷對微觀結(jié)構(gòu)的影響，并生產(chǎn)出性能良好的涂層。
近年來，許多學(xué)者將LC與其他技術(shù)相結(jié)合，形成了感應(yīng)加熱激光熔覆（LIHC）、超聲波輔助激光，器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖7（a）（d）（h）所示，溫度場和流場的分布直接影響熔覆層的宏觀形貌、微觀結(jié)，溫度場和流場的數(shù)值模擬對于LC過程中工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)，Khamidullin等人建立了二維LC模型。
并模擬了熔覆層的宏觀形貌、結(jié)晶過程、溫度場和速度場，圖3（c）是二維熔覆層宏觀形貌、速度和溫度場的模擬，可以發(fā)現(xiàn)，模擬更好地反映了熔覆層的實(shí)際宏觀和微觀形貌（圖3（，三種流動(dòng)類型（圖3（b））可以清楚地反映出來，然而，通過比較僅在低速送粉情況下二維和三維熔覆層的宏觀形，該模型具有良好的可預(yù)測性。
因此，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化該模型，LC過程的有限元模型綜合考慮了流體流動(dòng)、傳熱、表面，對熱輸入具有良好的預(yù)測能力，LC使用高功率激光器作為熱源，在處理基板上形成熔覆層，根據(jù)送粉方式，可分為四種類型：同軸送粉系統(tǒng)、預(yù)放置送粉系統(tǒng)、離軸。
最常用的液相色譜方法是同軸粉末系統(tǒng)和預(yù)放置粉末系統(tǒng)，圖1是同軸粉末系統(tǒng)和預(yù)放置粉末系統(tǒng)的示意圖，當(dāng)粉末被載氣從送粉噴嘴噴出時(shí)，激光束照射基板以形成液態(tài)熔池，在與激光相互作用后，粉末進(jìn)入液態(tài)熔池。
并在送粉噴嘴與激光束同步移動(dòng)時(shí)形成熔覆層，與同軸粉末系統(tǒng)不同的是，在預(yù)放置粉末系統(tǒng)中，覆層材料預(yù)放置在基板上，然后。
通過激光束掃描熔化預(yù)先放置的粉末，并快速冷卻熔池以形成熔覆層，LC樣品通?？煞譃樗牟糠郑喊鼘訁^(qū)（CZ）、界面區(qū)（，一般來說，預(yù)置換粉末系統(tǒng)操作簡單，熔覆質(zhì)量較好。
但熔深不易控制，稀釋度大，同軸粉末系統(tǒng)具有較高的激光利用率，但對熔覆設(shè)備的質(zhì)量要求較高，2 激光熔覆工藝，液晶的物理和化學(xué)變化極其復(fù)雜。
因此僅靠上述三種監(jiān)測信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)控制是不夠的，需要使用更先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測設(shè)備直接監(jiān)測間隙、熱應(yīng)。
金屬增材制造過程中的缺陷(二）
1.5固態(tài)裂紋，為了實(shí)現(xiàn)無缺陷的零件，建立了一個(gè)可降解產(chǎn)品的瞬態(tài)擴(kuò)散和臨界加熱方程，一些研究已經(jīng)解釋了粘合劑的去除、密度梯度和由此產(chǎn)生，隨著孔隙度的增加。
粘結(jié)劑去除動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)出增強(qiáng)的行為，整個(gè)粘結(jié)劑去除過程由兩個(gè)競爭過程主導(dǎo)：遷移和蒸發(fā)，在去除過程的某些區(qū)域，低密度液相變得不連續(xù)，熔融粘結(jié)劑/空氣界面侵入，在其他情況下，粘結(jié)劑蒸發(fā)并擴(kuò)散到低密度區(qū)域周圍的空氣中，而毛細(xì)力差繼續(xù)將粘結(jié)劑吸入高密度區(qū)域。
2.2 粘結(jié)劑燒毀不當(dāng)，2，3 缺陷消除策略，?延展性浸裂（DDC），江蘇激光聯(lián)盟陳長軍原創(chuàng)作品，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)載。
轉(zhuǎn)載請注明來源，?層狀開裂（分層），表面連接的孔隙度既可以代表一種設(shè)計(jì)特征，類似于AM骨骼結(jié)構(gòu)的支架，也可以代表先前蒸汽的缺陷，這些缺陷在材料運(yùn)輸過程中以氣泡形式重新出現(xiàn)但在關(guān)閉，表面孔隙度被認(rèn)為對于需要與其他材料形成牢固結(jié)合的應(yīng)，如用于醫(yī)療植入物的材料。
然而，無法通過HIP后處理去除的不良表面連接孔隙會(huì)導(dǎo)致表，圖7顯示了表面連接孔隙度的一個(gè)示例，這是經(jīng)過DED處理的17-4PH不銹鋼的顯微照片，在這個(gè)17-4PHAM組件中也發(fā)現(xiàn)了缺乏融合和氣孔。
3.1工藝過程后的機(jī)械加工/表面處理，文章來源：M，C，Brennan，J。
S，Keist & T，A，Palmer，Journal of Materials Engi，Defects in Metal Additive，volume 30。
pages 4808–4818 (2021)，第二排：GTA焊接鋁合金6082的時(shí)候，采用傳熱和流體模型進(jìn)行模擬，得到的熔化區(qū)的實(shí)際形狀和模擬的形狀的對比圖（右圖），? 再加熱和焊后熱處理（PWHT）開裂，AM部件的表面光潔度由應(yīng)用程序決定，在大多數(shù)PBF加工零件中。
對于某些不存在過度摩擦的場合，允許遠(yuǎn)離關(guān)鍵特征的已建成加工表面，設(shè)計(jì)公差用于計(jì)算需要對零件表面進(jìn)行機(jī)加工或修整的表，一般來說，目前還沒有針對AM金屬的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)加工或表面處理程序，其實(shí)，它們?nèi)Q于材料和應(yīng)用，2.Origin of grain orienta。
Acta Materialia，Volume 115，15 August 2016，Pages 123-131，https://doi.org/10.1016/j，本文為金屬增材制造過程中的缺陷方面的綜述。
本文為第二部分，在某些情況下，雜質(zhì)可以增強(qiáng)機(jī)械性能、強(qiáng)度和延展性，然而，在其他情況下。
它們會(huì)導(dǎo)致沉積結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和致密度降低，送粉DED、送絲DED和PBF增材制造工藝都能夠產(chǎn)，由于過量的不溶元素，如碳、氧、氮、氫和氯，雜質(zhì)最常存在于材料的合金元素中，如果在加工前或加工過程中暴露于有害環(huán)境，氧等雜質(zhì)可能與合金元素形成氧化物并污染加工所需的原。
由于原料的表面積較大，增加了暴露于污染的可能性，因此粉末AM可能會(huì)出現(xiàn)更高程度的由雜質(zhì)產(chǎn)生的孔隙，此外，較低的能量輸入導(dǎo)致更小的晶粒和更多的晶界，很可能會(huì)沿晶界經(jīng)歷更多的雜質(zhì)成核區(qū)域。
從而降低耐腐蝕性，如果缺陷未被去除，則由PBF和DED處理的AM金屬部件中存在的缺陷則，雖然有些應(yīng)用不需要過多的后處理，但關(guān)鍵應(yīng)用需要大量的后處理加工、表面處理和HIP后，以消除對沉積狀態(tài)有害的缺陷。
補(bǔ)償缺陷形成的另一種方法是設(shè)計(jì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)以限制在A，參考資料：，▲圖8 兩個(gè)已被燒結(jié)并開始形成頸區(qū)的粒子的示意圖，在Ts和0.5Ts之間的溫度下，銅、鋁、鎳、鈦和奧氏體不銹鋼合金的延展性急劇下降時(shí)，這種延展性的降低可以基于凝固范圍和最小誘導(dǎo)力的知識(shí)，雖然雜質(zhì)對于加工材料來說并不總是理想的。
但雜質(zhì)分離并不表明有任何不利影響，因?yàn)檫吔缜謇韺@種類型的固態(tài)裂紋不起作用，事實(shí)上，DDC總是沿晶界遷移的晶間發(fā)生，雖然影響DDC的機(jī)制已被廣泛討論，但影響DDC在熔融金屬中的因素包括大角度晶界、溫度，?銅污染開裂（CCC）等。
?應(yīng)變時(shí)效開裂（SAC），金屬增材制造參數(shù)的開發(fā)通常要經(jīng)過一系列的步驟，以獲取新合金對不同工藝參數(shù)的響應(yīng)情況的更多信息，這些參數(shù)是基于之前對其他合金實(shí)施的一系列條件，雖然在大多數(shù)情況下，理想的是產(chǎn)生沒有孔隙的結(jié)構(gòu)，但在參數(shù)開發(fā)階段。
特別是在嘗試實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的檢測工具時(shí)，嘗試在構(gòu)建中創(chuàng)建一致的缺陷形成是很重要的，以往的原位傳感系統(tǒng)研究有不同的過程參數(shù)，如掃描間距、粉末流動(dòng)、熱輸入、切片策略、計(jì)算機(jī)輔助，以了解是哪些參數(shù)或參數(shù)組合影響了缺陷的一致形成，列出的參數(shù)有效地改變了相鄰掃描道次的重疊率。
進(jìn)入熔池的質(zhì)量流量，合金受熱的數(shù)量和時(shí)間，以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)計(jì)，研究原位傳感技術(shù)的研究人員通過使用現(xiàn)有的合格的非原，即新技術(shù)，然后在原位確定新技術(shù)的有效性，從而創(chuàng)建一致的缺陷來驗(yàn)證他們的新技術(shù)。
此外，需要多孔結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，特別是金屬泡沫或醫(yī)療應(yīng)用所需的應(yīng)用，必須實(shí)現(xiàn)CAD和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)一致的結(jié)果，江蘇激光聯(lián)盟導(dǎo)讀：，3.3 傳感器技術(shù)，粘合劑去除最關(guān)鍵的部分是在低溫度狀態(tài)下燒盡低分子量。
初始階段由低濃度的孔隙組成，這對粉末壓塊提出了挑戰(zhàn)，并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的損壞，燒毀過程失敗的標(biāo)準(zhǔn)是樣品內(nèi)降解產(chǎn)物的蒸氣壓升至10，隨后氣泡成核和生長，此過程中的孔隙源自壓塊表面，并在脫脂過程中擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)內(nèi)部（圖10。
步驟1），粘結(jié)劑擴(kuò)散到內(nèi)孔/粘結(jié)劑界面先于粘結(jié)劑蒸發(fā)，氣體通過孔隙傳輸?shù)綁簤K表面，然后被氮?dú)馓幚須饬鳑_走，▲圖9 Coble提出的兩種幾何模型：（a）中間階，2。
固態(tài)/燒結(jié)過程中的缺陷類型，3.4 熱過程監(jiān)測方法，3.7 設(shè)計(jì)策略，超聲波技術(shù)包括接觸和非接觸方法，通過材料產(chǎn)生脈沖波，機(jī)械能被吸收或反射。
然后被接收器檢測，并轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，檢測到的信號(hào)包括廣泛的地下特征和地面信息（見圖11，信號(hào)信息的變化可能部分是由于密度和幾何結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)，這些差異表明結(jié)構(gòu)部件存在缺陷，以前的超聲波研究已經(jīng)通過建模和經(jīng)驗(yàn)方法揭示了獨(dú)特金，▲圖11 SLM制造過程中具有空間分辨率的聲探測，另一方面。
SAC發(fā)生在沉淀強(qiáng)化鎳基合金的熱影響區(qū)（HAZ）的，同時(shí)應(yīng)用于焊縫金屬的局部應(yīng)變和時(shí)效條件引發(fā)了這種缺，Inconel718是一種常用于AM修復(fù)應(yīng)用的沉淀，由于鈦和鋁成分減少導(dǎo)致γ’沉淀速率較慢，因此它具有抗SAC的能力，最小延展性高的材料最容易受到SAC的影響。
孔隙在中間和最終燒結(jié)階段開始形成，最初，孔隙沿三個(gè)晶邊形成相互連接的通道（圖9），隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行，孔隙通道斷開，當(dāng)二面角超過60°和不均勻收縮時(shí)形成孤立的孔隙。
Coble提出了圖9中所示的兩種幾何模型——通道孔，粒子之間包圍的封閉孔取決于相鄰粒子的數(shù)量，燒結(jié)是一種成熟的熱處理工藝，可將金屬或陶瓷粉末轉(zhuǎn)化為具有更高機(jī)械強(qiáng)度的材料，但在大多數(shù)情況下，會(huì)產(chǎn)生殘余孔隙，固態(tài)燒結(jié)的步驟包括固態(tài)原子擴(kuò)散、再結(jié)晶和晶粒生長，而傳質(zhì)涉及六種不同的機(jī)制。
包括表面擴(kuò)散、蒸發(fā)冷凝、晶界擴(kuò)散、晶格擴(kuò)散、粘性流，燒結(jié)的主要方式是基于相鄰顆粒之間形成的冶金鍵來實(shí)現(xiàn)，冶金結(jié)合顆粒之間形成的橋稱為頸部（圖8），1.7 表面連接孔隙度，3.5 光學(xué)過程監(jiān)測方法。
熱技術(shù)收集輻照表面的溫度分布，以幫助預(yù)測可能存在缺陷的熔合程度較低的區(qū)域，熱無損檢測（NDE）技術(shù)，包括紅外熱成像儀和測溫儀，已經(jīng)在PBF和DED室中尋求集成，并收集沉積過程中的溫度梯度，紅外攝像機(jī)為PBF提供了二維表面積的高時(shí)空信息。
同時(shí)對DED過程的能量測量進(jìn)行了評估，另外，通過高溫測量法收集離散溫度測量值，收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)用于評估熱剖面的變化，以及DED過程中粉末進(jìn)料速率和功率的變化，由于兩種AM工藝的檢測深度有限。
熱測量仍然缺乏有價(jià)值的內(nèi)部缺陷和熱演化信息，發(fā)射率、運(yùn)動(dòng)模糊和反射測量的不確定性導(dǎo)致信息變得不，盡管如此，高溫測量等熱技術(shù)已與高速攝像機(jī)相結(jié)合，以監(jiān)控建造過程。
可通過監(jiān)測逐層過程的輻照度來描述整個(gè)結(jié)構(gòu)的凝固和熱，熱等靜壓后處理是一項(xiàng)長期確立的技術(shù)，用于根據(jù)熱處理過程中發(fā)生的傳熱和相變的特性，對粉末以及鑄造、燒結(jié)和現(xiàn)在的AM產(chǎn)品進(jìn)行致密化和固，HIP工藝將高等靜壓（100至200MPa，或15至29ksi）氣體（通常為氬氣）施加到致密的。
溫度低于固相線，但足以使塑性流動(dòng)最大化，以增強(qiáng)原子/空位擴(kuò)散，從而愈合內(nèi)部孔隙，孔隙最初會(huì)隨著塑性流動(dòng)而收縮，然后通過擴(kuò)散機(jī)制而收縮。
HIP技術(shù)的目標(biāo)包括減少空隙、總生產(chǎn)成本、分散性能，當(dāng)截留氣體的平衡壓力與外加壓力相等時(shí)，熱機(jī)械過程使充滿氣體的內(nèi)部孔隙坍塌，理想的孔隙形狀為球形，以確保均衡壓力布滿于整個(gè)孔隙區(qū)域。
然而，在某些情況下，后續(xù)熱處理會(huì)導(dǎo)致孔隙再生，氬、氮和氦等不溶性氣體通常用于金屬部件的加工環(huán)境，去除粘結(jié)劑是粉末金屬工業(yè)中最關(guān)鍵的步驟之一，缺陷可能是由于脫脂不足而產(chǎn)生的，例如膨脹、起泡、表面開裂和較大的內(nèi)部空隙。
粘結(jié)劑燒盡取決于生坯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并有導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化的趨勢，其中動(dòng)力學(xué)決定了去除過程，粘結(jié)劑的分布受毛細(xì)力支配，毛細(xì)力取決于熔融粘結(jié)劑的物理性質(zhì)和揮發(fā)性產(chǎn)品的去除。
用于粘結(jié)劑燃燒的常用技術(shù)包括熱、溶劑和催化，一般而言，熱脫脂是一種低效的工藝，因?yàn)槟＞卟考男静繒?huì)產(chǎn)生過量的蒸汽壓，受過程溫度升高的影響，會(huì)導(dǎo)致缺陷的形成，或者。
溶劑技術(shù)保持低溫以最大限度地減少缺陷、變形和脫脂時(shí)，通過將粘結(jié)劑修改為具有更高熔點(diǎn)的粘合劑，可以改善燃燒動(dòng)力學(xué)，然而，氣相傳輸、液體擴(kuò)散性和飽和溶解度也應(yīng)該被認(rèn)識(shí)到，一些研究強(qiáng)調(diào)了使用各種非接觸熱、光學(xué)和超聲技術(shù)作為，由于其友好的用戶界面、有限的表面粗糙度影響以及收集，熱技術(shù)和光學(xué)技術(shù)比其對應(yīng)的超聲波技術(shù)得到了更廣泛的。
相反，超聲波研究將這些視為需要克服的挑戰(zhàn)，這些無損評估（NDE）方法（熱、光學(xué)和超聲波）的潛，因此，繼續(xù)尋求擴(kuò)大其增長的機(jī)會(huì)，3.2 熱等靜壓（HIP）后處理，1.6 雜質(zhì)，基于熔合的缺陷仍然是增材制造組件中反復(fù)出現(xiàn)的問題。
雖然大多數(shù)缺陷可以通過無損檢測技術(shù)檢測到，并通過后處理HIP來消除，但在多個(gè)加工腔中加工同一種合金仍需達(dá)到一致性，根據(jù)其尺寸或與部件表面的連接性無法消除的缺陷應(yīng)予以，因此，了解在每個(gè)工藝中形成的缺陷類型。
它們的形成機(jī)制，影響它們形成的工藝參數(shù)，以及在處理過程中要避免的雜質(zhì)類型，這有可能提高增材制造處理的穩(wěn)定性，光學(xué)測量設(shè)備。
如使用電荷耦合器件的高速攝像機(jī)，互補(bǔ)的金屬氧化物半導(dǎo)體探測器和光學(xué)發(fā)射光譜儀（OE，這些先前已集成用于監(jiān)測現(xiàn)場過程，光學(xué)技術(shù)通常用于收集關(guān)于構(gòu)建層表面的信息，例如表面粗糙度、堆積區(qū)域或未熔化粉末引起的缺陷，這些基于光收集的裝置能夠監(jiān)測熔池的演變，盡管其檢測能力不能提供建造過程中可能形成的內(nèi)部幾何，可在近紅外區(qū)域操作的高速攝像機(jī)的廣泛可用性和廉價(jià)性。
OES等技術(shù)長期以來一直用于了解激光材料加工過程中，包括測量與焊接缺陷對應(yīng)的鐵、鉻和鎂蒸汽的激發(fā)溫度，最近，OES已被應(yīng)用到增材制造工藝中，用于識(shí)別組件內(nèi)的未熔合缺陷，同時(shí)也顯示出利用等離子體羽流發(fā)射信號(hào)識(shí)別硬度、表面。
光學(xué)技術(shù)已經(jīng)成功地在構(gòu)建過程中捕獲了每一層的表面特，盡管這些方法仍然面臨與捕獲時(shí)間和分辨率相關(guān)的圖像處，使用光學(xué)技術(shù)進(jìn)行原位檢測的主要挑戰(zhàn)之一是無法實(shí)現(xiàn)閉，2.1 燒結(jié)孔徑，▲圖7 定向能量沉積處理的17-4PH不銹鋼表明缺，大多數(shù)情況下，增材制造中的后處理加工從去除支撐材料開始。
在許多情況下，從用于熔合沉積的基板中去除組件，在某些情況下，可使用加壓氣體噴嘴或可溶性液體沖洗來去除支撐材料，而在其他情況下，需要使用研磨鋸或激光微加工系統(tǒng)等工具來去除多余的材。
去除支架后，AM沉積物通常需要使用金屬合金專用的銑削或研磨工具，有些材料，特別是鈦合金，普遍認(rèn)為更難加工，由于其導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)反應(yīng)性高。
在大多數(shù)切削工具中很難加工，這些特性通常導(dǎo)致刀具壽命縮短和表面光潔度差，3，缺陷消除策略，金屬AM加工缺乏穩(wěn)定性，這是由于其復(fù)雜性和對形成性能降低缺陷的易形成特性造。
利用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描檢測缺陷和通過HIP后處理，盡管如此，金屬AM的后處理和檢測既昂貴又耗時(shí)，限制了AM技術(shù)在關(guān)鍵組件上的廣泛使用，因此，從非原位檢測技術(shù)中產(chǎn)生的缺陷原位檢測方法最近被集成，以節(jié)省后處理的金錢和時(shí)間，HIP消除孔隙的主要機(jī)制有四種：塑性流動(dòng)、冪律蠕變。
總之，所有的機(jī)制最終導(dǎo)致一個(gè)致密的組件，然而，孔隙消除的速率根據(jù)所選機(jī)制而不同，塑性流動(dòng)往往隨孔隙效應(yīng)的變化而變化。
其中孔隙率和流動(dòng)應(yīng)力呈反比關(guān)系，當(dāng)靜壓超過材料在HIP溫度下的屈服點(diǎn)時(shí)，孔隙收縮，從而允許微觀尺度上的局部塑性流動(dòng)，冪律蠕變機(jī)制交替使用原子和空位的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，以及從固定位錯(cuò)到固定位錯(cuò)的轉(zhuǎn)移。
固定位錯(cuò)可以用來爬過障礙物并穿過晶格，Coble和Nabarro–Herring蠕變機(jī)制，因此主要發(fā)生在致密化的后期，表面能是與擴(kuò)散收縮相關(guān)的主要驅(qū)動(dòng)力，原子到孔表面的移動(dòng)和從孔表面進(jìn)入主體的空位停止了致，Coble蠕變通過晶界轉(zhuǎn)變原子/空位運(yùn)動(dòng)。
而Nabarro–Herring蠕變在晶格內(nèi)擴(kuò)散原，抗蠕變材料不具備基于后一種機(jī)制進(jìn)行去除孔隙的能力，粉末處理、原料生產(chǎn)和加工環(huán)境應(yīng)按照必要的化學(xué)控制標(biāo)，在惰性環(huán)境中加工或在加工過程中使用保護(hù)氣體（如氬氣，4，當(dāng)前的知識(shí)缺陷，3.6 超聲波過程監(jiān)測方法，▲圖10 金屬壓實(shí)和孔隙去除步驟的孔隙結(jié)構(gòu)示意圖。
?。?）脫脂過程中形成孔隙（2）粘結(jié)劑擴(kuò)散到內(nèi)孔/粘，▲圖 12 第一排：模擬的溫度場和速度場（材料為鋁，后兩種固態(tài)開裂特性，層狀開裂和CCC，尚未在AM工藝中得到廣泛探索，然而。
這兩種裂紋都在熱影響區(qū)中被觀察到，并顯示出對機(jī)械性能的不利影響，當(dāng)硫和氧被困在凝固材料中并與其他合金結(jié)合時(shí)，層狀裂紋主要發(fā)生在普通碳鋼或低合金鋼中，導(dǎo)致金屬間雜質(zhì)。
相比之下，CCC是在鋼和鈷基合金中觀察到的液態(tài)金屬脆化的結(jié)果，每種固態(tài)裂紋之間的偏差由裂紋形成的機(jī)制和最先發(fā)生的，相比之下，再熱裂紋與PWHT和應(yīng)力消除處理相關(guān)，通常用于緩和馬氏體結(jié)構(gòu)并降低殘余應(yīng)力。
雖然在建成的AM結(jié)構(gòu)中可能不會(huì)立即出現(xiàn)再熱裂紋，但任何后熱處理都可能使零件受到這種情況的影響，由于熔體中含有二次碳化物形成元素（鉻、鉬、釩），低合金鋼通常會(huì)出現(xiàn)這種類型的裂紋，此外，經(jīng)歷強(qiáng)烈沉淀反應(yīng)的材料容易發(fā)生這種類型的固態(tài)裂化，可以通過控制成分、焊接條件、殘余應(yīng)力、應(yīng)力松弛、應(yīng)，在選擇性激光燒結(jié)中。
激光束照射均勻地散布在前一層的每一層的粉末上，并將粉末顆粒融合到密度高（>90%），從而形成組件，由此產(chǎn)生的溫度梯度導(dǎo)致表面上的顆粒聚結(jié)比底層更快，因此。
幾百微米大小的氣泡因其大體積和快速的凝固時(shí)間而被困，已經(jīng)開發(fā)了幾種基于傳質(zhì)和流體動(dòng)力學(xué)的模型來預(yù)測氣泡，減小顆粒尺徑會(huì)增加燒結(jié)和致密化發(fā)生的速度，在金屬合金基質(zhì)中選擇快速擴(kuò)散的合金元素或保護(hù)氣體也，金屬增材制造已經(jīng)引起了工業(yè)和研究人員的注意，他們都在尋求充分利用這種工藝提供的設(shè)計(jì)機(jī)遇和獨(dú)特的。
然而，雖然新的進(jìn)步帶來了更好的性能和復(fù)雜的設(shè)計(jì)特征，但增材制造工藝的復(fù)雜性仍是有待解決的挑戰(zhàn)，后處理機(jī)械加工可以去除任何有害的特征，如表面連接的孔隙、由未熔化的粉末或激光痕跡造成的過。
另外，表面處理用于獲得那些可能在后加工加工過程中被消除或，后處理技術(shù)包括振動(dòng)碗磨損、熱切割機(jī)加工、光學(xué)或手工，第三排及其以下，為模擬的不同條件下的結(jié)果，固態(tài)裂紋源于各種可焊接金屬的連續(xù)加熱和冷卻，被確定為五種類型之一：。
關(guān)于綜述：激光熔覆的研究與發(fā)展現(xiàn)狀金屬增材制造過程中的缺陷(二）的內(nèi)容就介紹到這里！
