研究人員通過(guò)高速X射線電影捕捉微觀制造缺陷

在基于激光的金屬部件制造中發(fā)生的微觀缺陷如果未被發(fā)現(xiàn)則會(huì)導(dǎo)致大的問(wèn)題，并且修復(fù)這些缺陷的過(guò)程會(huì)增加高科技制造的時(shí)間和成本。但是對(duì)這些缺陷原因的新研究可能會(huì)導(dǎo)致一種補(bǔ)救措施。

來(lái)自密蘇里科技大學(xué)，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和猶他大學(xué)的研究人員制作了一種稱(chēng)為激光濺射的制造現(xiàn)象的高速X射線“電影” 。激光濺射是指在基于激光的制造工藝(例如激光焊接和激光添加制造)期間從由高功率激光加熱的池中噴射熔融金屬。這些激光制造技術(shù)用于制造用于各種行業(yè)的零件，包括航空航天，汽車(chē)工業(yè)，醫(yī)療保健和建筑。

研究人員在今天發(fā)表的一篇論文(2019年6月14日，星期五)的物理評(píng)論雜志上描述了他們的發(fā)現(xiàn)。

利用X射線成像，研究人員捕捉到了鈦合金在制造過(guò)程中被稱(chēng)為T(mén)i-6Al-4V的濺射行為。研究人員在他們的論文中稱(chēng)，他們的微觀電影揭示了“激光濺射的新機(jī)制 - 在金屬的一個(gè)區(qū)域中形成的舌狀突起的大量爆炸”，標(biāo)題為“激光加工過(guò)程中的大塊爆炸引起的金屬飛濺”。

“新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制將指導(dǎo)減少焊縫和附加制造零件中缺陷形成的方法的發(fā)展，” 密蘇里科技大學(xué)機(jī)械和航空航天工程助理教授，該論文的一位作者之一Chen Lianyi博士說(shuō)。

Chen與Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Tao Sun博士團(tuán)隊(duì)和猶他大學(xué)的Wenda Tan博士團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行了研究。該小組通過(guò)在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室使用高能同步加速器X射線以及圖像分析和數(shù)值模擬來(lái)創(chuàng)建圖像。Argonne工廠的研究人員采用X射線散射技術(shù)研究材料。

“硬X射線的高穿透力和成像技術(shù)的高分辨率使我們有史以來(lái)第一次將表面上方的飛濺行為與鈦表面下方和鈦樣品內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來(lái)，”Chen說(shuō)。