研究人員通過高速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)致大的問題，并且修復(fù)這些缺陷的過程會(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。

來自密蘇里科技大學(xué)，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和猶他大學(xué)的研究人員制作了一種稱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程中被稱為Ti-6Al-4V的濺射行為。研究人員在他們的論文中稱，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。

Chen與Argonne國家實(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。該小組通過在阿貢國家實(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，”Chen說。