本文導讀目錄：
2、鈦及其合金不同材料激光焊接的研究與發(fā)展現(xiàn)狀（三）
3、激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像（Ⅰ）
從造得了到造得好，中國還需走幾步？
這意味著足夠的耐心和長遠的眼光，而一個經(jīng)常有的教訓是：我們在追求發(fā)展速度時，往往容易重視新課題，忽視老問題，1：1比例組裝的樂高版布加迪Chiron，以航材上應(yīng)用較多的7050鋁合金為例。
作為面世近半個世紀的老牌合金，多年來中國人從 “量” 上獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)非?？捎^，然而國內(nèi)有此生產(chǎn)能力的鋁廠兩只手都數(shù)的過來，能夠保持批次穩(wěn)定性的更是少之又少，原因還是在于當年通過技術(shù)攻關(guān)解決了從無到有的問題后。
并未通過數(shù)據(jù)積累，對工藝流程進行持續(xù)改進，好產(chǎn)品并不是全靠科技含量堆砌出來的，一個小小的質(zhì)量事件就可能讓整個產(chǎn)品全線潰敗，2016年，因為過于追求電池創(chuàng)新設(shè)計。
而多次出現(xiàn)爆炸事故的Note7讓三星公司元氣大傷，即使日后攻關(guān)折疊屏黑科技，也因隆起、閃屏、黑屏等頻頻出現(xiàn)的故障問題導致口碑驟，中國市場占有率從20%跌至僅有0.8%，第二步：技術(shù)管理并步提升，所幸中國人趕上了數(shù)字化革命的高速列車。
1.0的放大鏡，有機會跨過2.0的光學顯微鏡，直接換成3.0的電子顯微鏡，第一步：揪出細節(jié)里的魔鬼，明朝崇禎年間。
中國江西一位名叫宋應(yīng)星的縣學教諭寫了一本涵蓋農(nóng)工兩，迅速成為當時的暢銷書，并出口到全世界，給各國技術(shù)進步帶來深遠影響，以其中的Inconel718(國內(nèi)牌號GH4169。
國內(nèi)產(chǎn)品室溫性能與國外產(chǎn)品水平相當，但個別元素最終成品含量、晶粒度的爐次間穩(wěn)定性和高溫，國產(chǎn)鋼棒離散系數(shù)要比進口鋼棒高得多，[4] 韋康博《國家大戰(zhàn)略：從德國工業(yè)4.0到中國，現(xiàn)代出版社，2016年8月，產(chǎn)品能夠造出來，說明工藝方案的大方向?qū)β贰?/p>
但要獲得質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，則需要工藝細化，工藝細化就是靠嚴格的過程控制把細節(jié)里的 “魔鬼” ，再把魔鬼變成 “上帝”，[5] 楊斌李建明李東紅《中國高端裝備制造業(yè)發(fā)展報。
清華大學出版社，2017年，一方面，數(shù)控加工技術(shù)、自動化生產(chǎn)線的普及擴大了工廠產(chǎn)能，數(shù)據(jù)積累的效率得到空前提升，另一方面，仿真軟件的應(yīng)用，也改變了曾經(jīng)需要像盲人摸象一樣確認方案。
再根據(jù)加工結(jié)果反查工藝流程的驗證過程，在加工之前就排除一些人為疏漏，驗證成本得以大幅度壓縮，工業(yè)體系上，中國已經(jīng)有了硬懟外界金槍鎖喉的底氣，但工藝水平等方面。
還需要一根一根拔出卡住我們喉嚨的魚刺，中國的科技工業(yè)樹在向上開枝散葉的同時，還需要持續(xù)往下扎根，[3] 嚴鵬《工匠革命：制造業(yè)的精神與文化變遷》，電子工業(yè)出版社，2020年8月，第三步：借助數(shù)字化的翅膀。
其中《冶鑄》《錘鍛》《燔石》等篇章，圖文并茂詳解了工藝的選材、工具、步驟等，甚至已經(jīng)有了定時、定量和成品率的概念，堪稱現(xiàn)代工藝手冊的雛形，縣城老師宋應(yīng)星，也因此被英國科學史家李約瑟譽為中國的 “狄德羅”，如今，我們可以造得出不同形態(tài)的材料。
多種型號的機床，甚至實現(xiàn)了一系列重要裝備從無到有的跨越，但國產(chǎn)工業(yè)品仍難以徹底甩脫 “質(zhì)次價廉” 的標簽—，就在于工藝水平，本文來自微信公眾號“鈦禾產(chǎn)業(yè)觀察”（ID：Taif，作者：李富強，編輯：熊文明、劉愛國。
數(shù)據(jù)支持：鈦禾產(chǎn)業(yè)研究院，題圖來自視覺中國，鈦禾智庫在長期的制造業(yè)調(diào)研中，見過 “細節(jié)中的上帝”，見過 “細節(jié)中的魔鬼”，也見過 “把魔鬼變成上帝”，深究其原因，有一個經(jīng)常容易被忽視的基本邏輯：。
實際上，這些數(shù)字化技術(shù)的金字塔底座，也是靠無數(shù)的數(shù)據(jù)顆粒積聚起來的，制造業(yè)中每一家企業(yè)、每一個車間都是工業(yè)大生態(tài)中的一，你產(chǎn)的材料用于生產(chǎn)我的設(shè)備，我造的機床成型了他的零件——各個環(huán)節(jié)的管控都逐步走。
整個中國制造的大鏈條才能完成螺旋式爬升，后面的事情眾所周知，世界科技進步的天平被工業(yè)革命的火車頭碾碎，中國自此落后于世界，雖然新中國成立以后通過技術(shù)引進和自主創(chuàng)新，中國制造在許多領(lǐng)域已經(jīng)逐步跨過 “從無到有” 這條，正在攀登 “從有到優(yōu)” 的高峰。
但至今仍在奮起直追的道路上，工藝的完善首先需要基于成熟的技術(shù)能力，當技術(shù)的內(nèi)核沉淀不足時，僅靠管理上的增值，是很難彌合與改進目標之間差距的，02.檢查：揪出細節(jié)里的魔鬼，當前的中國制造業(yè)正處于一個較為割裂的階段：日新月異。
卡在中國制造喉嚨里的第一根魚刺是 “工藝”，要把這根魚刺拔出來，大概可以分三步：，性能參數(shù)往往代表產(chǎn)品上限，而工藝水平則意味著產(chǎn)品底線。
上限能說明你有多牛，底線則決定了你有多靠譜，從中國制造到 “中國精工”，需要把工藝觀測的放大鏡換成顯微鏡，而這枚能讓內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分毫必現(xiàn)的高倍鏡片。
是需要靠海量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)積累打磨出來的，以上這段舉例，翻譯成一句話就是：打造一只完美的木桶，要先把每一塊板都盡量打磨得沒有瑕疵，大數(shù)據(jù)時代的到來。
給中國制造業(yè)帶來縮短數(shù)據(jù)規(guī)模差，甚至逆襲的難得機會，但是隨著數(shù)據(jù)激增，各種 “云”、“庫”、“鏈” 層出不窮，又給生產(chǎn)管理帶來新的困惑：究竟工藝流程的顆粒要細化。
怎樣讓越來越多的冗余數(shù)據(jù)，不會反過來影響客觀判斷，“要把華為手機的平均故障率做到三星蘋果的十分之一，”，拼插積木有很多，但敢用積木造一輛真跑車，還能上路行駛的只有樂高，這種底氣。
源于每塊積木抽檢中誤差不超過0.1mm的一致性，2018年，歷來天馬行空的樂高團隊按1：1比例組裝了一輛速度能，除了輪胎是特殊材料，這輛布加迪完全由超過100萬個樂高Technic積，沒有用到任何膠水，連裝配用的電動螺絲刀都是 “樂高版”，這本 “雜書” 發(fā)行之時。
歐洲的啟蒙運動才剛剛萌芽，美洲大陸正在打響持續(xù)百年的殖民地戰(zhàn)爭，日本江戶幕府頒發(fā)了鎖國令，實行了長達兩個世紀的閉關(guān)鎖國，但是由于書中含有 “東北夷” 、“北虜” 等敏感詞，這本書在清朝乾隆年間成為禁書，一百年后，當歐洲開啟如火如荼的工業(yè)革命之時。
這本誕生在中國的科技著作，卻被塵封在寧波的天一閣里，1976年，李約瑟在其編著的15卷《中國科學技術(shù)史》中提出了一，美國經(jīng)濟學家肯尼思·博爾丁把這個問題稱之為 “李約，隨后40多年里。
伴隨著中國改革開放與 “科學春天” 的到來，“李約瑟之問” 引發(fā)了無數(shù)學界和產(chǎn)業(yè)界人士的持續(xù)探，或許這個問題暫時沒有一個確切的答案，但是突飛猛進的中國制造業(yè)，正在奮力做好這份答卷，阿爾弗雷德·克虜伯的手稿。
“盡管中國古代對人類科技發(fā)展做出了很多重要貢獻，但為什么科學和工業(yè)革命沒有在近代的中國發(fā)生，”，隨后8年的智能機翻盤之路，華為團隊不僅要努力提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，更是要著力改善產(chǎn)品的可靠性，余承東不止一次在公開場合宣稱：。
長期持續(xù)對工藝細節(jié)的打磨，既是做百年基業(yè)的決心，也是中國制造目前最缺的一口真氣，參考文獻：，抓細節(jié)是個長期不懈的工程，如果這根弦稍有松懈，“上帝” 也會重新變回魔鬼，相比沉淀數(shù)百年的歐美制造強國。
中國制造目前積累的數(shù)據(jù)，尚不足以形成系統(tǒng)性的定量規(guī)律，僅能觀察宏觀表面，無法探查內(nèi)部構(gòu)造，[1] 張方王林岐《國內(nèi)外GH4169棒材質(zhì)量穩(wěn)定，鍛壓技術(shù)，2016年09期，本文源自虎嗅網(wǎng)。
波音客機從上世紀五十年代707開始起步，但直到787才大量運用新型材料，在此之前幾代產(chǎn)品中，底層材料、零件加工和裝配等工藝繼承性很強，并無斷檔式跨越，研發(fā)、制造、檢測中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)不僅是一個閉環(huán)。
也是一個持續(xù)上升的螺旋，支持工藝水平在產(chǎn)品的升級迭代中連續(xù)穩(wěn)定的提升，2020年7月，中國第一個火星探測器 “天問一號” 發(fā)射升空，中國科技啟航駛向浩渺宇宙的更深處，這項歷時4年的復雜工程，也是從最基礎(chǔ)的航天材料和緊固件開始構(gòu)建的，例如有著優(yōu)越抗氧化性、耐腐蝕性的鎳基高溫合金（In。
此前被用來制作在發(fā)射平臺上固定航天飛機的8個雙頭螺，也代表著超高的原材料生產(chǎn)加工水平，“顯微鏡” 與 “望遠鏡”，前者知曉方寸，后者探求邊界，工藝流程的精細化，往往是一個先做加法再做減法的過程。
數(shù)據(jù)積累只是起點，數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)應(yīng)用才是后面的大課題，這需要有相當扎實的基本功——馬步扎得不穩(wěn)，經(jīng)驗積累不夠，即使插上數(shù)字化的翅膀，也很難飛得更高，在對比前后幾批生產(chǎn)數(shù)據(jù)后。
復查結(jié)果浮出水面：不合格品在熔煉時長和澆鑄溫度均按，致使一些金屬元素在加熱過程中過度燒損，出熔煉爐到澆筑的時間沒有作出細致明確規(guī)定，導致液體與空氣接觸時間過長，又影響了氮元素含量，這些當初依靠過硬品質(zhì)爬到制造業(yè)鏈條頂端的國際老牌企。
擁有雄厚的科研實力和細致的工藝流程，按理說應(yīng)該提供最可靠的產(chǎn)品，卻在品質(zhì)管控上馬失前蹄，透支了多年積攢的口碑和名望，如今。
神戶制鋼仍在努力挽回名譽，而737 MAX也被全面停飛，重返藍天遙遙無期，比較之下，目前許多國產(chǎn)工業(yè)品。
在結(jié)構(gòu)簡單的場景中尚且堪用，但要支撐更加復雜龐大的高端制造體系時卻顯得底氣不足，而當中國制造突破 “造得了” 的瓶頸，繼續(xù)向 “造得好” 精進時，產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性將是我們向產(chǎn)業(yè)鏈高端爬升的持續(xù)保。
“國產(chǎn)不靠譜” 仍然是至今常常在各行客戶口中聽到的，未必是國內(nèi)廠家造不出合格的產(chǎn)品，而是成品率偏低，即使合格產(chǎn)品里面的性能質(zhì)量也參差不齊，仿真軟件模擬加工過程和結(jié)果分析，德國工業(yè)巨頭克虜伯公司奠基人阿爾弗雷德·克虜伯。
在19世紀對工業(yè)生產(chǎn)提出了一項規(guī)定，要求每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要有細致規(guī)范的指引：，Inconel合金也是航空發(fā)動機的重要原材料，航空發(fā)動機幾千甚至上萬小時的壽命周期，對材料的穩(wěn)定性有著極為苛刻的要求，材料源頭的性能穩(wěn)定，決定了加工成型、試驗驗證的乃至維修維護的一系列問題，克虜伯公司出產(chǎn)的鋼卷在高品質(zhì)、高價格的細分市場始終。
這位14歲就全權(quán)掌管企業(yè)的金牛座男人，正是靠著恪守紀律和嚴控細節(jié)，才帶領(lǐng)克虜伯從一個瀕臨破產(chǎn)的作坊式工廠，成長為世界第一的軍工聯(lián)合體，并被視為德國重工業(yè)的縮影，在找到問題的癥結(jié)之后。
車間管理人員對幾個相關(guān)工序進一步細化，壓縮操作時間和溫度控制范圍，這一舉措帶來的直接效果是，此后交付的幾個批次元素含量都穩(wěn)定得多，性能參數(shù)也更加集中，《天工開物》插圖。
1673年初刊，而正處于追趕期的一些中國企業(yè)，經(jīng)常遭遇的卻是另一方面的問題，與進口設(shè)備一起引進中國的，還有精益生產(chǎn)、六西格瑪、5S管理等先進管理方法。
但是當許多企業(yè)把整個生產(chǎn)流程掰開揉碎，去粗取精重新組裝，卻發(fā)現(xiàn)這些洋方法提升最大的是生產(chǎn)效率，對生產(chǎn)品質(zhì)的改進則遠遠不及預期，2012年，剛剛接手華為手機事業(yè)部的余承東，面對的是一堆 “山寨機” 、“貼牌機” 的標簽，當時的華為手機在 “中華酷聯(lián)” 四大國貨品牌中銷量。
工藝流程的精細化，技術(shù)能力和管理思維是缺一不可的兩條腿，既不能倚仗技術(shù)優(yōu)勢而放任管理疏漏，也不能依賴管理方法而忽略技術(shù)基礎(chǔ)，03.治療：技術(shù)管理并步提升。
05.預后：借助數(shù)字化的翅膀，06.尾聲：中國答卷，也就是說，打鐵還得自身硬，好鞍配好馬才能發(fā)揮最大效力，這些被篡改的參數(shù)早在出廠前的檢測中就被發(fā)現(xiàn)，工廠管理層卻默許了造假行為，質(zhì)量的保障不是靠最終檢驗。
而是需要在一道道嚴密的工序里實現(xiàn)——即使具備較強的，但假如放松了對過程的管控，原本有效的工藝也得不到全面執(zhí)行，與神戶制鋼的造假事件先后曝光的，還包括東麗公司輪胎材料、高田安全氣囊、三菱燃油效率，日本的工匠神話隨之幻滅。
在品質(zhì)管控上投機取巧的還不止日本企業(yè)，著名的德國大眾汽車尾氣檢測造假事件，波音737 MAX的兩起空難，都與管理層對品控縱容有著密切關(guān)系，這一代產(chǎn)業(yè)人也因此面臨著雙重考驗：一方面是新概念、，新課題、新產(chǎn)品快速迭代，另一方面。
已經(jīng)涉足的領(lǐng)域向內(nèi)滲透不足，大量短板甚至空白尚待填補，與此同時，我們還要面對老牌工業(yè)強國的科技封鎖，一些關(guān)鍵材料、元器件和設(shè)備常常在博弈中被掐住七寸。
2020年4月，教育部組織研制并發(fā)布了《中小學生閱讀指導目錄（20，著于300多年前的《天工開物》被列入其中，成為官方推薦的中小學生課外讀物，生產(chǎn)實踐的普及提前滲透到下一代的教育中，同時也呼喚深植于民族精神中的創(chuàng)造力。
[6] Joseph Needham《中國科學技術(shù)，科學出版社，1990年，雖然書中大量記載的是古代手工業(yè)的生產(chǎn)工藝，與現(xiàn)代化生產(chǎn)定義的 “工匠精神” 存在一定差異。
但起碼說明，我們的老祖宗已經(jīng)有了 “精工制造” 的意識和傳統(tǒng)，甚至在某些理論方面遙遙領(lǐng)先于世界，建筑大師密斯·凡?德羅曾經(jīng)說過一句話叫 “上帝藏在，后來被人們引申成「魔鬼藏在細節(jié)中」。
這句話也一度成為郭臺銘最常掛在嘴邊的口頭禪——任你，但隱藏在微末毫厘中的疏漏卻是讓千里之堤潰散的蟻穴，真正涉及核心能力的工藝細節(jié)，在任何行業(yè)內(nèi)都是 “秘籍”，無法像套公式一樣用現(xiàn)成的管理工具來應(yīng)用破解。
同樣，再成熟的管理工具，也需要在不同的企業(yè)語境下進行個性化調(diào)整，雖然偏差一定會存在，且在誤差范圍內(nèi)的偏差都是被允許的，但是成熟的工藝會讓偏差更集中可控，如果產(chǎn)品一致性強，偏差集中在某一個方向。
可以在后續(xù)的工序中進行校正，而不確定的偏差則會遵循牛鞭效應(yīng)，在零件加工、部件裝配、成品裝配環(huán)節(jié)中逐級放大，最終成品的性能將是離散和不確定的，01.什么是靠譜的產(chǎn)品。
“規(guī)則必須為每一種情況和每一道工序而制定，并且要制定每個人的責任與權(quán)利，”，2019年，國內(nèi)某鑄件企業(yè)接到一項結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品訂單，技術(shù)團隊日夜攻關(guān)。
報廢數(shù)次終于生產(chǎn)出一批驗收合格的零件，客戶加訂兩批，按照相同工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品卻均因化學元素不合格而報廢，生意來之不易，廠里從上到下都很重視，新一批產(chǎn)品投產(chǎn)，領(lǐng)導各環(huán)節(jié)跟產(chǎn)——還是同樣的工藝。
這一批的化學成分又 “神奇” 的合格了，在工藝流程上實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一條基本路徑是：從足量，找到整個工藝過程控制的關(guān)鍵點，再移除多余的工序，或者根據(jù)交付需求對控制范圍進行調(diào)節(jié)，充分發(fā)揮工藝的柔性。
2017年，日本神戶制鋼造假事件引發(fā)輿論嘩然，這家曾被視為 “工匠神話” 代表的日本第三大鋼企，被曝出長期在管理層知悉甚至授意的情況下，篡改尺寸和強度等出廠數(shù)據(jù)以次充好，這些流出的不合格品，被用來生產(chǎn)豐田汽車、新干線以及日本國產(chǎn)的MRJ支線，在中國追趕世界先進的道路上。
有人喜歡裝備加成，有人喜歡多學技能，砸錢進口最好的原料和最新的設(shè)備，或許可以在短時間內(nèi)達到提升產(chǎn)品質(zhì)量的目的，但是反觀歐洲一些老牌工廠，用著20年前的老機器。
卻靠著一摞摞比我們厚重得多的工藝說明，照樣能保證穩(wěn)定可靠的產(chǎn)出，精細化生產(chǎn)是一場持久戰(zhàn)，既要有 “顯微鏡” 看工藝細節(jié)，掌握更穩(wěn)定的工藝方法，也要用 “望遠鏡” 看長遠。
重視持續(xù)改進基礎(chǔ)制造工藝，才能留有向?qū)?、精、特、新產(chǎn)業(yè)鏈高處攀登的后勁，[2] 黎峰《國際分工新趨勢與中國制造全球價值鏈攀，江海學刊，2019年03期，當前，面對美國人發(fā)起的貿(mào)易戰(zhàn)和科技封鎖，中國已經(jīng)可以憑借最完整的工業(yè)體系正面硬懟。
但是擺在中國制造眼前的現(xiàn)實問題是，真正卡住脖子的并不一定是別人的鎖喉大招，也可能是自己喉嚨里的一根魚刺。
鈦及其合金不同材料激光焊接的研究與發(fā)展現(xiàn)狀（三）
對于強冶金接觸，受控的明顯反應(yīng)層是關(guān)鍵，Chen等人利用Al側(cè)的55°槽角研究了界面反應(yīng)層，結(jié)果表明，由于Ti具有更高的斷裂強度，裂紋萌生位置在Al側(cè)具有更高的擴展可能性，反應(yīng)層很薄，這里的裂紋擴展將導致Ti和Al處的塑性變形。
導致變形能顯著增加，因此，斷裂特性取決于鋁反應(yīng)層界面形態(tài)，因為它們起源于鋁側(cè)的接縫，他們證明，對于蜂窩/鋸齒狀(圖17(i-l))和薄片狀，UTS較高，而裂紋擴展較低。
但總體而言，它比厚或無反應(yīng)層要好，為了在他們后續(xù)的工作中提高反應(yīng)層的均勻性，Chen和其同行在Al和Ti端采用了一個帶有45°，這導致UTS為278MPa，高于他們之前的研究，Sahul等人驗證了增強的接頭強度，因為他們采用向AA5083側(cè)偏移300μm的盤式激。
以獲得170MPa的UTS，而不使用任何凹槽或填料，在其他工作中，在具有最小線性能量的1424Al側(cè)偏移0.2mm會，通過透射電子顯微鏡仔細觀察界面。
可以發(fā)現(xiàn)在VT6S合金、Al3Ti和液態(tài)鋁相的邊界，包括連續(xù)的TiAlIMC層(圖17(a，區(qū)域1))，當液相和α相Ti相互作用并與Al過飽和時，形成TiAl相。
當TiAl與液態(tài)Al相相互作用時，向Al側(cè)形成一個包含Al3Ti的單獨區(qū)域(圖17(，區(qū)域2)，通過AA2024和Ti6Al4V之間的摩擦攪拌焊接，激光焊接能夠?qū)⒔宇^強度提高到290MPa左右。
1.3.2 激光搭接釬焊，由于伴隨馬氏體回火和殘留β相溶解的熱處理，Ti的硬度增加[181]，在HAZ中，由于可用馬氏體數(shù)量較少。
硬度值會降低，激光焊接導致AA5754側(cè)的硬度增加，這是由于固溶體強化和伴隨Mg溶解的精細凝固結(jié)構(gòu)[1，然而，在進行焊后熱處理(PWHT)后，由于晶粒在Al固溶線以上的粗化和成核，硬度降低。
在向Al側(cè)偏移0.2毫米處，Nikulina等人[29]表明界面處的硬度與控制，發(fā)現(xiàn)Ti3AlIMC層的硬度為490Hv，這會導致接頭變脆，但可以通過限制供熱量和焊接速度來避免，Casalion等表明，由于鎂在AA5754晶界析出后晶粒尺寸的細化。
朝向Ti側(cè)的激光偏移會導致Al側(cè)FZ中出現(xiàn)輕微沉淀，此外，由于快速冷卻效應(yīng)導致針狀馬氏體結(jié)構(gòu)(α')的形成，Ti側(cè)的FZ也表現(xiàn)出較高的硬度，連同實驗調(diào)查和檢查，建模和數(shù)值模擬對于預測和理解溫度分布、焊縫幾何形狀，關(guān)于數(shù)值模擬，Dal等人采用基于傳熱、流體流動和質(zhì)量傳遞的多物理。
誤差幅度為25%，誤差幅度歸因于對輸入?yún)?shù)、擴散系數(shù)和活化能的假設(shè)，而忽略IMC晶粒生長參數(shù)方面，江蘇激 光聯(lián)盟激光紅歡迎您持續(xù)關(guān)注，鎳及其合金廣泛應(yīng)用于高溫航空航天領(lǐng)域。
其中抗氧化性至關(guān)重要，很少有研究為Ni-Ti不同焊縫鋪平了道路，在Seretsky和Ryba于1976年進行的早期，Ti與Ni的點焊顯示出裂紋和熔融金屬的不完全混合，Chatterjee等人在后來的工作中對此進行了補，因為他們發(fā)現(xiàn)了具有宏觀偏析的Ti2Ni和TiNi2。
然而，直到最近，陳等人采用更高功率和更高焊接速度的光纖激光焊接技術(shù)，在對接焊接的Ti-6Al-4V和因科鎳(Incon，如前所述，當激光束向Inconel側(cè)偏移時，會導致熔池中的對流減弱，Ti側(cè)的熔體面積顯著減少。
Marangoni對流強度的降低導致較少的混合，從而減輕了IMC的形成，此外，Ni較高的導熱率意味著熱量可以更快地消散，從而導致更寬的FZ和更低的熱梯度。
為了強調(diào)使用低功率光纖激光器焊接T型接頭的可行性，Janasekaran等人采用50%的重疊系數(shù)來獲，用于Ti-6Al-4V-Inconel600接頭，由于晶體失配和脆性NiTi和NiTi2IMC的形成，F(xiàn)Z中接頭的硬度隨著重疊率而增強，且明顯高于BM。
結(jié)果表明，重疊是影響斷裂力最大的因素，其次是焊接速度和激光功率，未完待續(xù)，圖14(a)二元Ti-Al相圖，(b)向Ti側(cè)進行激光偏置焊接顯示不同區(qū)域的示意圖，(c)頂部有Al的搭接接頭配置，(e)使用填充焊絲[176]在45°處為鋁和鈦創(chuàng)建。
并通過在鋁側(cè)使用U形槽的分束激光焊接對接焊縫配置[，(g)薄擴散界面(5kW，6.6m/min，0.2mm鋁偏移量)、(h)斷裂擴散界面(5kW，6.6m/min，0.2mm鈦偏移量)、(i)軟化擴散(5kW。
8m/min，以0為中心)的SEM圖像和X射線Al-k圖，下圖：激光釬焊的異種材料Mg/Ni涂覆Ti的時候在，(b) 1300 W，(c) 1500 W，(d) 1700 W，在探索Ti/Mg接頭的工程應(yīng)用的過程中。
研究人員現(xiàn)已開始努力研究各種混合焊接技術(shù)的效果并使，主要挑戰(zhàn)是Ti和Mg的熱物理性質(zhì)存在顯著差異，其中Mg在1091°C下蒸發(fā)，可能導致激光熔焊不適用，此外，二元Ti-Mg相圖(圖19(a))表明Ti和Mg是。
因此凝固后不可能發(fā)生反應(yīng)或原子擴散，采用激光偏置焊接或激光焊接釬焊混合工藝可以獲得合格，以下各節(jié)將提供詳細信息和說明，圖13焊道形成機制，(a)熔池中熔化材料的分布和可能的流動，(b)熱量輸入不足，焊接速度快，(c)熱量輸入和焊接速度適中。
(d)熱量輸入充足，焊接速度慢，1.2.2 鋁側(cè)偏移激光焊接，為了減少IMC層的不利界面效應(yīng)，在5052和Ti-6Al-4V之間采用激光搭接接頭，通過增加激光功率和降低焊接速度來獲得184MPa的。
為更寬的接頭提供足夠的界面反應(yīng)，掃描速度和功率過高或過低都會導致界面反應(yīng)層失效，而最佳參數(shù)會導致TiWZ斷裂，表現(xiàn)為Ti側(cè)脆性斷裂和Al側(cè)韌性剪切斷裂，Vaidya等人使用分束激光熔化帶有U形槽的AA6。
以獲得Ti6Al4V釬焊接頭，界面處的疲勞裂紋擴展性能最低，撞擊界面(90°)的平行裂紋沿界面方向發(fā)生變化，導致立即失效，實驗表明。
向工件進給的角度(β)應(yīng)保持在25-45°，Tomashchuk等人通過使用Al-Si填料以及，獲得了200MPa的UTS，雙半點焊接接頭AA5754和T40的接頭效率為90，圖17(e-f)顯示4047的共晶結(jié)構(gòu)在界面處積累，圖17焊接VT6S和1424合金的相互作用區(qū)域(a，T40/MZ界面用于優(yōu)化樣品界面形態(tài)(e)和元素A。
并說明界面上的EDS信號變化，(i)顯示裂紋偏轉(zhuǎn)的鋸齒狀/蜂窩狀反應(yīng)層的斷裂表面，(k)棒狀反應(yīng)層，(l)薄片狀反應(yīng)層由許多裂脊組成，表示接縫和反應(yīng)層之間的粘合，文章來源：Current research and。
Optics & Laser Technology，Volume 126，June 2020，106090，圖18 抗拉強度與(a)激光功率和(b)熱輸入的函，具有激光功率(c)2.5kW、(d)1.5kW和(。
下圖：T40/MZ（填絲材料為 4047 ）：（a，（b）元素Al的成分分布，（c）Si和（d）Ti的元素分布，1.1.2 混合焊接，在一個實例中，使用與Ti-SS組合具有良好兼容性的多個夾層構(gòu)成了，以防止IMC的形成并提高接頭強度，使其與夾層的UTS相當。
采用由多層Ti(TA1)、Cu(HS201)和Fe，采用由Ti(TA1)、Cu(HS201)和Fe(E，研究其對CP-Ti/Q235B雙金屬片間過渡區(qū)的相，常用于密封承壓焊接結(jié)構(gòu)，當該工藝與GTAW相比時，過渡區(qū)的面積顯著減少，F(xiàn)Z的尺寸小1.5-2倍，從而導致所需的填料量減少。
殘余應(yīng)力降低，Ning等人采用多通道激光對焊技術(shù)，使用銅夾層連接了爆炸焊接的CP-Ti/Q235雙金，如圖12(e)所示，由于與Fe相比。
Cu的熔點較低，因此無法阻止Ti-Fe-Cu混合(圖12(f))，從而產(chǎn)生貫通裂紋(0.5mm)，因此，形成了Fe-Ti和Ti-Cu基IMC，與母材相比。
焊接接頭的UTS降低了27%，沖擊能降低了23%，而斷裂表面不均勻，具有晶間形態(tài)，然而，焊接接頭的彎曲斷裂載荷顯著下降，其中鋼側(cè)趾似乎是最薄弱的部分(圖12(g))，當Zhang和他的同事使用多個Ta/V/Fe材料夾。
TC4/SS301L接頭的UTS(627MPa)顯，雙程激光束聚焦在Ta和Fe層上，阻止了V夾層的完全熔化，最終提高了強度，根據(jù)研究工作。
Ti和Ta形成BCC固溶體，同樣Ti和V也完全混溶，F(xiàn)e-V界面處的FZ顯示存在均勻的γ-Fe+(Fe，V)固溶體(圖12(h))且無裂紋，同時防止形成脆性σ-Fe相。
1.3 鈦-鎂接頭，中間圖：異種材料T40與 AA5754鋁合金焊接時，1.1.1 多個夾層，圖20 (a，c)AZ31B填料，(b。
d)富鋁AZ91(e)摩爾勢隨鋁含量降低的SEM圖，(f)隨著激光功率的增加，AZ31B/Ti6Al4V樣品的拉伸-剪切強度曲線，連接機制示意圖：(g)、(h)填料和Ni涂層的熔化，(i)中間區(qū)的Al原子、Ni原子和直接照射區(qū)的Al，(j))–(l)不同溫度范圍內(nèi)界面區(qū)的凝固，圖15不同Al-Ti系組合的抗拉強度隨偏移位置和焊。
1.2.1 鈦側(cè)偏移激光焊接，1.4 鈦-鎳接頭，向Ti側(cè)偏移的激光焊接可能是有利的，因為Al的較高反射率會降低工藝效率、反應(yīng)性和低熔點，從而導致飛濺，因此，它產(chǎn)生的飛濺比鋁偏移少，經(jīng)實驗驗證的數(shù)值模擬表明。
對于AA5754/二級鈦，在10mm/s的焊接速度、250μm(Tiside，可產(chǎn)生80MPa的接頭強度[188]，IMC層的厚度隨著入射線性能量的增加而增加，相應(yīng)地，Al-TiIMC層的較高厚度增加了裂紋形成和擴展的，從而降低了延伸率、屈服強度和極限抗拉強度，隨著UTS的輕微下降。
Leo等人表明，在350°C下進行焊后熱處理后，由于馬氏體回火和晶粒粗化效應(yīng)，朝向Ti側(cè)的激光偏置焊接提高了延伸率，450°C下的PWHT會導致Ti/Al的擴散。
從而增加Al3Ti的數(shù)量，從而產(chǎn)生脆性斷裂，Casalino等人[183]針對AA5754和T，如圖16所示，后來，Casalino等人實現(xiàn)了約90%的接頭效率。
對于光纖激光焊接AA5754和Ti6Al4V對接接，偏移值相對較高，為0.75mm，以防止Ti在界面處熔化，超高線性能量(70J/mm)導致裂紋、幾何缺陷，并造成FZ的擴展寬度。
而線性能量降低至35.30J/mm，表明由于形成均勻且薄的1μmIMC層，UTS呈上升趨勢，https://doi.org/10.1016/j，圖19 (a)Ti-Mg的二元相圖，偏移距離(a)小于0.4mm和(b)大于0.4mm，AZ31B/Ti6Al4V的激光偏置焊接釬焊規(guī)定的。
隨著激光偏移距離的減小，接頭強度也會降低，因為強度太強而無法熔化與鎂混合的鈦，從而使其蒸發(fā)并以飛濺的形式在焊件上可見[192]，如果使用具有較低Al含量的填料，則根據(jù)菲克擴散定律，Al原子傾向于從Ti側(cè)遷移到Mg側(cè)。
并且當溫度低于437°C時，共晶Mg17A12會以α-Mg形式形成，如圖19(c)所示，由于距Mg側(cè)的偏移距離大于0.4mm，因此界面處的可用溫度不足以促使擴散并熔化Ti側(cè)[1，流體流動受到固體鈦的限制，造成不穩(wěn)定的渦流，破壞了焊縫的均勻性。
當偏移量減小到0.4mm以下時，由于反沖力、重力和浮力的綜合影響導致Ti焊縫界面彎，因此功率密度足以引發(fā)池流(圖19(b))，因此，0.3mm處的激光偏移會促進Mg蒸發(fā)和增強的Ti-，激光電弧混合焊接可以更有效地將熱輸入傳遞到鋁側(cè)，因為鋁不能有效地吸收激光能量。
Gao等人利用激光冷金屬過渡焊接技術(shù)(CMT)混合，連接過程是焊接-釬焊，其中Al側(cè)進行焊接，Ti側(cè)用液池進行釬焊，稱為原子擴散，結(jié)果表明，如圖18(a)所示。
在2.5kW激光功率下形成IMC層(0.7μm)足，這有助于在82-98J/mm范圍內(nèi)的比熱輸入，如圖18(b)所示，如圖18(c)所示，當提供足夠的熱輸入時，熔池向外和向上流動以完全覆蓋Ti界面。
從而實現(xiàn)充分的反應(yīng)，Ti原子溶解在熔池中，隨后反應(yīng)形成TiAl2，因為冷卻速度足夠快來抑制有害的TiAl3形成，熱量輸入不足會導致根部缺陷，而激光功率過大會導致熱量積累。
從而降低朝向Ti側(cè)頂角的凝固速率(圖18(e))，使其熔化并允許Ti原子以更高的濃度進一步移動，從而在L+TiAl2→TiAl3之后形成更厚的連續(xù)，除了混合焊接外，還引入了一種稱為激光沖擊焊接的新焊接方法，該方法可以通過使用脈沖激光產(chǎn)生受限等離子體(100。
將薄箔扔向目標片材，焊接機制完全防止了IMC的形成，因為接頭取決于誘發(fā)的塑性變形，Wang等人通過剝離試驗獲得了比AA1100和2級，他們證明，較大的焊點尺寸可以增加焊接面積，由于較低的功率密度對Al飛輪造成的損壞較小，而Ti側(cè)由于孿晶引起的塑性變形。
硬度增加，更高的沖擊速度導致微觀結(jié)構(gòu)中更多的波，具有更短的波長和更小的焊點尺寸，從而導致更大的振幅，基于激光的混合焊接和沖擊焊接已顯示出令人鼓舞的結(jié)果，以證實其用于探索進一步的應(yīng)用，江蘇激光聯(lián)盟導讀：，本文對不同材料焊接鈦合金的現(xiàn)狀進行了總結(jié)。
討論鈦及其合金同鋼、鋁合金、鎂合金、鎳基合金等的焊，介紹用來提高焊接接頭強度的改性技術(shù)以及異種材料的焊，對顯微組織、機械性能和斷裂特征等也進行了綜述，1.2.3 使用搭接接頭、預切槽、裂隙梁和填充金屬，圖16IMC界面的演化及抗拉強度和線性能量的關(guān)系，1.3.1 激光對焊偏移釬焊，1.2 鈦-鋁接頭，激光焊接-釬焊是一種用于連接不互溶材料的新興工藝。
其靈感來自于連接由于接頭機械強度差而難以在實際應(yīng)用，在此，低熔點材料采用搭接結(jié)構(gòu)焊接，而高熔點材料采用釬焊，Mg/Ti的直接熔焊會產(chǎn)生弱結(jié)合，接頭效率低。
因為Mg和Ti不互溶，且不形成任何界面或擴散層，因此，需要Mg和Ti同時具有中等固溶度的填料元素，然而，由IMC制成的界面層要求小于10微米，因為它可能有利于機械性能，擴散反應(yīng)層的形成可以通過將機械結(jié)合轉(zhuǎn)化為冶金結(jié)合以。
例如，在AZ31B/Ti6Al4V接頭中使用AZ91填料，這是因為直接熔焊的結(jié)合機制是機械聯(lián)鎖(圖20(a)，而激光焊接釬焊在Ti側(cè)產(chǎn)生1μm厚的反應(yīng)層(圖20，導致冶金結(jié)合。
Ti3Al反應(yīng)層形成，擴散控制Ti-Al并由于急劇的熱梯度而受到限制，正的Ti-Mg摩爾焓表明沒有發(fā)生相互反應(yīng)(圖20(，表明在Mg-Ti-Al三元體系中，Al有擴散到具有較低Al和較高Ti含量的區(qū)域的趨勢，如圖20(f)所示。
在較低焊接速度下激光功率的增加增強了填料的擴散能力，從而增強了原子擴散，激光功率的進一步增加會降低接頭強度，因為較高的熱輸入會蒸發(fā)鎂填料，導致界面粘合變?nèi)酢?/p>
為了進一步增強和控制界面反應(yīng)，選擇Ni作為中間層(1.9μm)和AZ92(8.3，鎳夾層增強了填料的擴散能力和潤濕行為，從而使焊接過程穩(wěn)定，Ni夾層的加入將拉伸剪切從2057N(AZ91)提，發(fā)現(xiàn)隨著激光功率從1100W增加到1700W，反應(yīng)層的厚度從2.08增加到3.22μm，圖20(g-l)描述了不同區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)演變。
在直接激光照射下，Mg填料熔化(圖20(g))，而Ni涂層在熔融的Mg中溶解并擴散(圖20(h))，其中，激光熱輸入不足以熔化Ni層。
由于液體流動不深，形成了中間區(qū)，在直接輻射區(qū)，填料的Al元素擴散到Ti側(cè)，在冷卻(1180°C)時形成Ti3Al沉淀，如圖20(j)。
在中間區(qū)域，Ni和Al原子都處于液態(tài)并相互溶解(圖20(i))，隨著溫度進一步降低至650°C以下，液態(tài)AZ92開始凝固并引發(fā)Mg與Al和Ni的反應(yīng)，導致在界面中間區(qū)附近形成Mg-Al-Ni三元化合物，同時在界面處形成Al-Ni相，之后隨著激光功率的增加，Mg-Al-Ni三元化合物從枝晶生長為針狀結(jié)構(gòu)。
如圖20(l)所示[196]，反應(yīng)層厚度隨著界面溫度和擴散時間的增加而增加，因此，偏移距離對Ti/Mg接頭的可靠性有顯著影響，因為它控制著界面處的溫度和擴散。
界面的硬度主要取決于隨功率變化而變化的IMC的數(shù)量，江蘇激光聯(lián)盟陳長軍原創(chuàng)作品，1.2.4 激光混合焊接，當激光焊接與爆炸焊接的多個夾層一起使用時，可以產(chǎn)生良好的效果，Ta和Nb等夾層材料非常穩(wěn)定，不會在Ti-Nb、Cu-Fe和Ti-Ta之間的界面，Cherepanov等人采用CO2激光焊接將AIS。
如圖12(i)的光學圖像所示，由于完全避免了IMC的形成，觀察到的最高接頭強度為476MPa，這表明混合工藝的效率，當作者用Ta代替Nb時。
觀察到UTS值降低了417MPa，在其他工作中，使用Cu3Si夾層進行激光冷金屬轉(zhuǎn)移電弧混合焊接，導致UTS增加，熱輸入增加，復合焊接中的焊縫成分和溫度取決于激光-電弧協(xié)同效應(yīng)，激光聚焦在V形槽的拐角處朝向不銹鋼側(cè)。
導致不銹鋼側(cè)的初始和快速熔化，此外，從頂部到底部的液體對流來自電弧壓力和表面張力，而浮力效應(yīng)導致向上流動，對于如圖13(b)所示的低熱輸入接頭，形成了Cu-Fe-Si三元系統(tǒng)。
熔池更薄，包含更高體積分數(shù)的Cu3Si，隨著熱量輸入的進一步增加(圖13(d))，發(fā)生完全混合并獲得與Cu-Fe-Si-Ti四元系統(tǒng)，由此FZ由α-Cu基體和Fe67xSixTi33枝，河流狀斷裂形態(tài)發(fā)生在Ti/Cu界面，其中形成了最硬的Cu-Ti2IMC相，Ti/Al的潛在應(yīng)用可以在例如由Ti合金制成的機翼。
其中Ti合金外殼和鋁合金蜂窩焊接在一起，然而，在小孔模式下將Ti直接激光焊接到Al會導致冷裂紋，鈦鋁激光焊接的特點，在Ti-Al界面形成的非期望IMC相的尺寸、分布、。
Ti在Al中的擴散系數(shù)為2.15×10?8m2/s，不同金屬的熔焊需要一定程度的相互固體溶解度，以促進接頭的可行性，根據(jù)圖14(a)[179]中描繪的Ti-Al相圖，在500°C時，Al在Ti中的溶解度為13%，而Ti在Al中的溶解度接近0%。
TiAl3相在含2%Ti的富鋁側(cè)形成，在Ti中存在一定量的Al但不形成IMC的可能性可以，在焊接釬焊過程中控制這種微量成分是非常困難的，并且正在努力限制許多脆性IMC的形成，如Ti3Al、TiAl、TiAl2和TiAl3，已采用各種技術(shù)來減少有害的IMC形成，如激光向Al或Ti側(cè)偏移(圖14(b))，使用對接接頭或搭接接頭配置(圖14(b。
c))，或采用填充材料并將端部接頭切成V形槽或U形槽(圖1，圖15概述了這些修改對UTS的影響，Tomashchuk等人[180]總體上顯示了激光，發(fā)現(xiàn)將激光束向Ti合金偏移會產(chǎn)生主要由TiAl3和，這些缺陷是由于毛細捕獲和熔化區(qū)的富鈦液體噴射而形成。
此外，將光束聚焦在接頭中心會導致焊縫厚度減少約20%，從而影響接頭強度(圖14(i))，另一方面，激光向鋁合金的偏移產(chǎn)生了良好的接頭，厚度減少≤10%。
界面厚度最小(圖14(g))，介于5.4和18.6μm之間。
激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像（Ⅰ）
此外，通過DED原位合金化過程中使用的元素粉末的不同材料，如預混合合金粉末用DED制備的Fe-Cr-Ni基合，從而提高了耐蝕性和強度，如果有更高的蒸汽壓比元素B與所有其他條件不變的情況，順理成章地，A + B合金沉積會比預期的更豐富元素B組成，由于元素的揮發(fā)損失。
Mukherjee等人(2016)表明，合金元素優(yōu)先汽化導致的合金化學變化是合金元素化學性，這可能會受到合金元素的化學性質(zhì)以及所使用的打印參數(shù)，由于控制金屬AM的大量快速發(fā)生的現(xiàn)象，先進的表征技術(shù)如高速x射線成像是理解過程不可或缺的，Zhao等人(2017)在阿貢國家實驗室首次利用基，使用先進的光子源(APS)。
Parab等人(2018)在激光粉床融合(LPBF，進一步擴展了這一技術(shù)，使用該方法，記錄每個紅外幀的熔池尾部溫度，由于熔池的尾部代表液態(tài)和固態(tài)之間的界面，因此該位置的測量溫度被縮放以匹配Ti64合金基板的。
即1878 K，此外，使用Gould等人（2021）中的簡化Stefan，使用在熔池邊界（Tmeasured）測量的溫度和T，關(guān)鍵詞：定向能沉積高熵合金 高速x射線成像 熱成像。
江蘇激光聯(lián)盟陳長軍原創(chuàng)作品，Webster等人(2019)觀察到工業(yè)級粉末流動，提出了一種新型的按粉末流動速率歸一化的能量密度，Wolff等人(2020)研究了APS中不同操作尺，包括具有高速的小規(guī)模粉末流和帶有工業(yè)粉末輸送系統(tǒng)的。
由于APS的高能x射線和光子通量，操作的DED系統(tǒng)直接觀測到單個高速粒子進入熔體池，幀率高達80000 fps，像素大小為1.97 μm，陳et al。
(2021)詳細operando d系統(tǒng)鉆石光源叫，成像觀察熔池的變化變化的幀率200 fps和像素大，Nb粒子、Mo粒子、Ti粒子和V粒子在進入熔池前的，每個子圖中的淺藍色線表示相關(guān)粉末顆粒的軌跡，每條藍線的跟蹤時間間隔為33.3 μs，有了這些數(shù)據(jù)，粒子進入熔池的速度也可以得到，并用于評估粒子輸送到熔池表面的影響。
還可以通過高速硬X射線成像獲得熔融池中粒子的停留時，該測量的示例如圖5所示，正如Haley等人（2018）觀察和測量的那樣，X射線圖像可以顯示穿透熔池表面的粒子的停留時間，而不是在表面熔化的粒子。
顆粒從圖5a中的噴嘴噴出，并沖擊圖5b中的熔池，該顆粒的熔化開始于時間t0+100μs（圖5b中），結(jié)束于時間t0+800μs（圖5f中），因此，該顆粒在熔池中的停留時間（熔化時間）為圖5b和圖f。
對于大多數(shù)鉬粉，通過考慮顆粒半徑的減小來計算停留時間，因為在本研究的實驗條件下，它們沒有完全熔化，測量了熔體熔池的流動速度，以顯示熔體在此過程中的流動動力學，各元素粉的停留時間均較短。
其中Mo粉停留時間最長，其次是Nb、V和Ti粉，在合金化過程中出現(xiàn)了未熔體顆粒和夾雜氣體引起的孔隙，鉬粉產(chǎn)生的未熔體顆粒最多，鎖孔波動是導致夾氣孔隙的主要原因，在紅外攝像機的幫助下。
報道了熔池的發(fā)射率，熱性能的變化，熔池在合金化過程中的形態(tài)，然而，Gould等人（2021年）使用的樣品是由一種材料，而在本實驗中，樣品是通過在Ti64熔池中合金化四種不同元素制成的，為了簡化。
假設(shè)邊界上的金屬為Ti64，這是本研究中所有材料中熔點最低的，該假設(shè)提供了校正溫度的近似值，而不是通過忽略邊界處其他元素的存在而得到的絕對值，此外。
Gould et al.（2021）中的方法假設(shè)發(fā)，不考慮發(fā)射率隨時間的變化，然后將公式1外推到所有幀的其余紅外數(shù)據(jù)點，采用316l (H?gan?s，直徑分布為40 ~ 150 μm)的商用粉末進行L。
金屬粉末的粒徑分布不均勻，主要分布在71 ~ 106 μm之間，粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像如上圖所示，2.材料和方法，六種多組分合金退火組織的背散射電子顯微圖:(a) ，(b) CoCrFeMnCu，(c) CoMoFeMnCu。
(d) TiCrFeMnNi，(e)CoVFeMnNi，和(f) CoCrVMnNi，(a)中分散的小黑點是氧化物顆粒(主要包含Cr和M，這是由于原料中存在的微量氧，也可能是電弧熔化過程中的污染造成的，基片由激光輻照和加熱。
導熱主導傳熱過程，當基體溫度局部高于熔點時，產(chǎn)生液態(tài)熔池，熔池表面出現(xiàn)高溫梯度，由此產(chǎn)生的“馬朗戈尼力”驅(qū)動液態(tài)金屬流動。
由于熔池隨激光光斑運動，熔化和凝固過程不斷演化，因此需要考慮二元固液相區(qū)相變潛熱、傳熱和流動行為，熱通過對流和輻射從產(chǎn)品傳遞到周圍，材料的性能(包括熱物理性能和機械性能)取決于溫度，激光、粉末和熔池的相互作用。
包括衰減效應(yīng)，目前還不完全清楚，如上圖所示，基于熔池的傳熱、傳質(zhì)和動量傳遞，建立熱模型，揭示現(xiàn)場監(jiān)測無法揭示的熔池內(nèi)部關(guān)鍵信息。
高速相機(Photron FastCam SA-Z，日本)以30，000幀/秒的幀率和5微秒的曝光時間從可見光中獲取，獲得的圖像空間分辨率為896 × 776像素，像素大小為2 μm，由于高速同步輻射x射線成像技術(shù)的二維特性，缺乏沿x射線束的深度信息。
這可能會影響粒子跟蹤時粒子速度的計算，在實驗中，為了降低深度的影響，提出了以下策略:(1)在送粉系統(tǒng)中，將所有顆粒排列在相同的送粉方向上，(2)應(yīng)用深度/厚度為0.8 mm的基板。
(3)運行軌跡短:噴嘴到激光器的平均距離為數(shù)百微米，(4)所制備的激光束尺寸為120 μm，與粉末的發(fā)射軌跡長度相比，激光束尺寸要小得多，(5)本研究選擇的測量對象是制備層頂面反射的粉末，還是進入熔體池的粉末，進一步縮小了深度值的范圍，本文探討了采用四種元素鉬、鈮、鈦和釩的混合粉末。
采用激光定向能量沉積增材制備了MoNbTiV高熵合，事實上，在文獻中已經(jīng)觀察到這種復雜缺陷現(xiàn)象的存在，這使得印刷參數(shù)的選擇變得復雜，并減緩了原位合金化作為一種強大的高通量合成技術(shù)的發(fā)，噴嘴與激光束對齊，激光束為IPG YLR-500-AC連續(xù)波，波長為1070 nm。
最大功率輸出為520 W，實驗使用的激光束直徑為120 μm，功率為260 W，激光傳輸速度為200 mm/s，基體材料為Ti-6Al-4V (Ti64)，厚度為800 μm，雖然激光在實驗中誘導了一個小孔，但使用該操作系統(tǒng)進行的實驗中使用的能量密度與商業(yè)D。
如Wolff等人(2020)所述，在實驗過程中，激光掃描策略是雙向的，有多個激光通道，或制作層。
本研究的重點是兩個激光層，圖3為粉末顆粒中各元素(包括Nb、Mo、Ti和V)，圖3中的紅點為粒子進入熔體池前各x射線幀的位置，相鄰兩個點之間的時間間隔為33.3 μs，當用黃線連接相鄰的點時，可以跟蹤每個粒子的傳遞軌跡。
當總軌跡長度除以粒子投放的相關(guān)時間間隔時，可以計算出每個粒子的平均投放速度，在當前工作中描述的原位實驗是在阿貢國家實驗室APS，圖2為DED AM高速x射線成像實驗裝置的原理圖，Beamline 32利用的x射線能量約為24.4。
光子流量約為每秒1015個光子，波長為0.508 ?，高光子通量使得該光束能夠很好地理解動態(tài)事件的基本機，如激光粒子相互作用或熔池凝固動力學，在實驗過程中，x射線束穿過Ti64襯底和熔池。
在光束線處用LuAG:Ce單晶閃爍體轉(zhuǎn)換成可見光，x射線成像探測器放置在離樣品0.3 m的下游，2．2，實驗裝置，1.1動機和高熵合金加工，在進行實驗之前。
對紅外相機進行了黑體校準，這需要通過估算發(fā)射率對測量溫度進行進一步校正，估算發(fā)射率非常具有挑戰(zhàn)性，因為熔池在不同的溫度、物理狀態(tài)和表面特征下具有多個，根據(jù)Gould等人（2021）建立的方法，在X射線圖像上測量每個幀的鎖孔和熔池尾部之間的距離，然后將其與紅外相機對應(yīng)幀的矩陣進行比較。
其中每個像素對應(yīng)于未校正的輻射溫度，從圖1中的SEM圖像和表1中給出的物理粉末尺寸可以，與平均長寬比為1.61±0.68和1.21±0.2，Mo和Ti粉末更小、尺寸更均勻、平均更球形，長寬比分別為1.12±0.10和1.04±0.05。
分別地而長圓形和不規(guī)則形狀的Nb和V粉末具有平均大，這可能是由于在生產(chǎn)過程中對粉末進行了篩分，只能選擇最窄的尺寸，除了幾何結(jié)構(gòu)上的差異外，元素粉末之間的許多熱物理性質(zhì)也有很大差異，包括熔點、密度、導熱系數(shù)、熱擴散率和熔合熱，所有這些在不同元素之間的任何地方都可能在2到10倍。
例如，Johnson和Palmer（2019）證明，Mo的高熱傳導率導致熱沖擊誘發(fā)開裂的傾向，而周圍具有低熱傳導率金屬的Mo減少了DED過程中的，除了粉末之間的幾何差異外，這些特性的差異在粉末流動、輸送速度以及DED過程中，以Mo、Nb、Ti和v四種元素粉末為原料，采用激光定向能沉積技術(shù)對MoNbTiV高熵合金進行。
高速x射線成像通過直接觀察來研究原位合金化過程，本文研究了四種不同元素粉末在相同工藝條件下的顆粒輸，以揭示其在原位合金化過程中的性能，結(jié)果表明，在四種粉體中，Ti和Nb粉體的平均輸運速度分別最大、最小，且輸運速度受粉體顆粒特性、粒徑和密度的影響。
2．3，紅外熱圖像分析和定標，316l粉末的掃描電鏡圖，例如，當使用單一的預合金粉末(如SS316。
Ti-6Al-4V)進行DED時，傳入粉末與合成沉積材料具有幾乎相同的本構(gòu)性能，這表明，在熔體池中凝固前粉末的熔化和混合程度對合成材料的本，相比之下。
通過DED進行原位合金化時，單一種類的入料粉末的本構(gòu)性能可能與其他粉末種類和沉，例如，當使用元素“A”和元素“B”的粉末打印時，元素A、元素B和A + B合金之間的熔點、導熱系數(shù)，同樣地。
如果一個元素或元素B的粒子進入熔池在沉積和沒有完全，生產(chǎn)材料是化學不均勻分散元素a和B的粒子(缺陷)在，這可能會導致與沒有這些缺陷的a + B合金相比，具有本質(zhì)上不同的性能的組織，1．3，先進光子源的Operando金屬增材制造，1.2定向能沉積(DED)的RHEAs。
2.1.元素粉末及其特性，Yuan等人（2017年）在稀土金屬HEA中測量了，與傳統(tǒng)合金相比，某些HEA和CCA的性能有所改善，這引起了人們對極端環(huán)境中需要材料性能的應(yīng)用的興趣，如高超音速和核應(yīng)用。
具體而言，HEA（RHEAs）難熔金屬類中的幾種合金在高溫下，包括Senkov等人（2011）報告的經(jīng)常研究的等，正如Senkov等人（2010年）所述，由于固溶體硬化。
RHEAs的維氏硬度值也比純元素的維氏硬度值高得多，圖5 通過高速硬x射線成像獲得的粒子停留時間測量的，雖然等摩爾成分可能是研究新的多組分合金的自然起點，但等摩爾HEA成分不一定在給定的主要元素組合內(nèi)具有，它們也不一定表現(xiàn)出任何其他屬性的理想值（除了最大化，然而，考慮到可能的主元素組合的數(shù)量和可能的非等摩爾組合的，利用傳統(tǒng)冶金工藝（如電弧熔煉、熱鍛）在實驗上探索給。
如Li等人（2018a）所總結(jié)的，為了解決組合問題，許多研究人員采用高通量（HTP）合成技術(shù)快速生產(chǎn)大，除了x射線成像，還使用Telops Fast M3K高速紅外相機觀，該相機的光譜范圍為1.5 ~ 5.4 μm。
并針對黑體進行校準，但是，利用x射線圖像中可見的熔體池和已知的合金體系熔點，對每張紅外圖像進行測試后的灰體標定，具體討論在2.3節(jié)中，紅外攝像機被定位在自頂向下的方向。
相機大約離激光軸15度，更詳細的信息可以參考Gould等人(2021)，如灰體校準過程，安裝系統(tǒng)的細節(jié)，以及使用該相機可觀察到的特征，當前工作中的DED裝置包括集成了激光掃描儀的鐿光纖，以及來自powder Motion Labs的靜電，如圖2b所示。
更多細節(jié)見Wolff等人(2020)，將等摩爾混合粉放入料斗中，送入內(nèi)徑200 μm的噴嘴，為了用氬載氣沉積粉末，將粉末從料斗加到噴嘴的圓盤脈沖時間設(shè)定為0.1 m，氬氣載氣將粉末推入熔池作為保護氣體的氣體脈沖持續(xù)時。
噴嘴與x射線束以相對于基體表面60度的角度對齊，載氬氣流量為10 ~ 6 m3/s，壓力為172 kPa，2．4． x射線圖像分析，圖2 本文介紹了DED AM高速x射線成像實驗裝置，江蘇激光聯(lián)盟導讀：。
doi.org/10.1016/j.jmatpro，上圖給出了具有代表性的退火合金在拋光狀態(tài)下的掃描電，正如Brif等人(2015)所述，增材制造是一種很有前途的HTP技術(shù)，它也可以制造具有復雜幾何形狀和優(yōu)越本地化性能的HE，而不是批量和同質(zhì)零件，一種特別有前途的增材制造(AM)工藝是使用定向能沉，它不同于依賴成分梯度(如組合薄膜、擴散偶)的技術(shù)。
允許研究人員生產(chǎn)離散的和任意體積的目標合金成分，Moorehead等人(2020)使用Mo-Nb-，Gu等人(2021)總結(jié)了DED用于HEAs的優(yōu)點，如優(yōu)異的機械性能、元素偏析和晶粒細化，Melia等人(2020)證明了利用高通量DED加。
發(fā)現(xiàn)在很多工藝空間內(nèi)，存在未熔化粉末和脆性斷裂和開裂等缺陷，圖4 (a) Nb粒子，(b) Mo粒子，(c) Ti粒子和(d) V粒子在進入熔池前的最終，圖1 使用了Mo、Nb、Ti和V粉末的掃描電鏡圖像。
來源：In situ X-ray and ther，Journal of MaterialsProce，表2 本研究中使用的元素粉末的熱物理性質(zhì)來源于Ka，除了本研究中闡述的DED系統(tǒng)，其他使用原位x射線成像來觀察動態(tài)的操作DED系統(tǒng)包。
由Wolff等人(2019)在APS上單獨觀察進入，觀察激光-粒子相互作用的機制，以及進入熔體池的粒子數(shù)量如何影響冷卻速率，該方法結(jié)合了x射線和紅外數(shù)據(jù)來計算更精確的溫度，實驗過程中紅外相機幀率設(shè)定為10000幀/秒，幀空間分辨率為128 × 128像素，紅外探測器的像素大小為30 μm，每個像素測量的 溫度定義為整個像素區(qū)域的平均溫度。
在數(shù)據(jù)采集過程中，紅外相機配備了一個濾光片，其輻射溫度范圍在537 K至1567 K之間，通過DED擴展原位合金化的應(yīng)用需要了解不同元素粉末，然而，由于金屬AM過程中產(chǎn)生的高溫和快速凝固速度，很少有原位實驗技術(shù)可以探測到沉積和凝固過程中熔池內(nèi)，然而。
正如Tang等人(2021)所證明的那樣，在DED期間進行原位同軸熔體池監(jiān)測的應(yīng)用越來越多，它可以揭示溫度分布、熔體池流動和粉末摻入情況，此外，相對較大的熔體池尺寸和凝固時間尺度會使原子建模在計，而根據(jù)Stender等人(2017)的報告，與連續(xù)尺度建模相比，由于捕捉單個顆粒熔化和流體流動所需的精細網(wǎng)格要求。
有限元建模技術(shù)也會遇到類似的困難，采用高速紅外攝像機對樣品進行實時溫度測量，在金屬增材制造過程中使用紅外相機的主要挑戰(zhàn)是過程中，發(fā)射率被認為是校準紅外相機實現(xiàn)精確溫度測量的關(guān)鍵因，發(fā)射率的確定是基于實驗數(shù)據(jù)生成的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，僅適用于特定的處理情況，此外，由于傳感器的限制。
液態(tài)金屬的發(fā)射率數(shù)據(jù)很少，而且正如Yan等人(2018)所述，過程的發(fā)射率隨溫度、波長和表面特性的不同而變化，然后，如Yan等人(2018)所列，在整個文獻中都采用了使用恒定發(fā)射率和變發(fā)射率來確定，通過了解被監(jiān)控對象的發(fā)射率值。
修正可以應(yīng)用于紅外相機的溫度記錄，導致更好的理解過程的溫度測量，準確地找到粒子的熔化池的表面溫度影響位置、熔池大小，參考文獻：M.D，Abràmoff。
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Ti粉末從AP&C采購，V粉末從American Elements采購，手動稱量、混合各種等摩爾元素粉末混合物，并在露天爐中加熱至120°C 30分鐘，以去除水分并改善流動性，每種粉末的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像均使用蔡司L，如圖1所示。
激光輻射與粉末床相互作用區(qū)示意圖概述，Mo、Nb、Ti和V被選為本研究中的名義等摩爾RH，主要是因為它們在二元體系中具有很高的互溶性，這將形成金屬間化合物的可能性降至最低，從而導致樣品開裂。
并使數(shù)據(jù)分析更加復雜，然而，盡管組成元素表現(xiàn)出高互溶性，但其不同的熱物理性質(zhì)和每種粉末的不同物理特性（例如，這些實驗探索了進入熔池的單個元素粉末的相互作用，深入了解了熔池動力學和制造缺陷的起源，這對通過DED高通量合成技術(shù)進行原位合金化以及未來，本研究中闡述的Operato系統(tǒng)的優(yōu)點。
特別是對于RHEAs的原位合金化，在于在混合、熔化和凝固過程中直接觀察單個元素粉末及，為了獲得觀察單個元素粉末摻入和相關(guān)缺陷產(chǎn)生所需的空，本文介紹的研究使用同步輻射X射線成像來觀察通過DE，使用安裝在APS的定制粉末輸送和激光系統(tǒng)。
使用Mo、Nb、Ti和V難熔金屬粉末的混合物通過E，同時使用高速X射線和紅外探測器進行成像，近年來，在合金開發(fā)領(lǐng)域，對高熵合金(HEAs)和更廣泛的由多個主元素組成的。
正如Steurer(2020年)所指出的那樣，在2004年至2018年期間，發(fā)表的關(guān)于HEAs的文章數(shù)量呈指數(shù)增長，盡管Gibb相律表明多組分合金的熱力學平衡中可能存，但在實驗中，觀察到的相數(shù)通常遠小于Gibb相律預測的最大值，并且HEA和CCA通常僅顯示單相固溶體，正如Otto等人（2013）所報告的那樣。
由高溫計(a)及紅外相機(b)拍攝的熱像圖，利用高速高分辨率硬x射線成像技術(shù)，可以捕捉激光-物質(zhì)相互作用的動力學過程，如粒子運移軌跡、粒子運移速度和粒子在熔池中的熔化過，對于每一種類型的分析。
在這項研究中都追蹤到了超過100個粉末顆粒，通過裁剪和改變ImageJ中的亮度和對比度，對高速x射線圖像進行處理，以更好地顯示流動或熔化池，這是Abràmoff等人(2004)提出的，因為不同的粉末在x射線圖像中表現(xiàn)出不同的特性，根據(jù)圖1所示的SEM圖像。
使用ImageJ軟件通過將每個粒子近似為橢球體來收，手動測量每個元素粉末中的至少200個粒子，表1顯示了本研究中使用的元素粉末的幾何性質(zhì)，包括平均大/小直徑和長徑比，而表2顯示了本研究中使用的元素粉末的熱物理性質(zhì)，如熔點、密度、導熱系數(shù)、熱容、熔化熱、，熱擴散率和熱膨脹系數(shù)，在本研究中。
在校正紅外溫度值后，使用兩種方法跟蹤熔池，在第一種方法中，將發(fā)射率設(shè)置為一個恒定值，即所有紅外幀發(fā)射率值的平均值，并根據(jù)該恒定發(fā)射率值計算紅外溫度，在第二種方法中，通過考慮每個紅外幀的發(fā)射率隨時間t的變化。
基于各自的幀發(fā)射率ε計算每個幀中每個像素的紅外溫度，1，介紹，Wolff等人(2021)證明了高速x射線成像在實，并揭示了該過程中的孔隙形成機制和動力學，Gould等人(2021)進一步擴展了該技術(shù)。
將原位高速紅外(IR)成像納入系統(tǒng)，允許同時觀測地下特征，如缺陷形成和表面溫度，Guo等人(2020)利用APS上LPBF的x射線，發(fā)現(xiàn)熔體池內(nèi)的流動模式因參數(shù)和位置的不同而不同。
Chen等人(2020)利用x射線成像觀察了在LP，將Inconel 718粉末混合到316H的SS基，發(fā)現(xiàn)了凝固過程中的偏析和開裂，正如Dass和Moridi(2019)所總結(jié)的，與所有金屬基增材制造技術(shù)一樣，使用DED會有缺陷，如缺乏熔合孔隙、鎖孔孔隙、氣阱孔隙、氧化物夾雜以及，然而。
正如Pegues等人(2021)所證明的那樣，在通過DED進行原位合金化過程中使用混合元素粉末可，以及誘發(fā)在使用預合金粉末進行DED時通常觀察不到的，單相HEA和CCA因其易于冶金加工和在寬溫度范圍和，除了相穩(wěn)定性之外，正如Senkov et al.（2018）在審查了。
許多之前未開發(fā)的合金具有良好的高溫強度，Shi等人（2017年）在分析了加工方法、合金元素，總結(jié)了HEA在酸性環(huán)境中的耐腐蝕性能，Jin等人（2016）研究了HEA的溶脹行為，并報告了空位擴散率化學無序引起的變化導致溶脹減少，Kuznetsov等人（2012年）觀察到了HEA。
例如在Alcruchinfeco HEA中具有拉伸，表1 在本研究中使用的元素粉末的幾何性質(zhì)是從低倍掃，圖3 (a) Nb粒子，(b) Mo粒子，(c) Ti粒子和(d) V粒子的傳遞軌跡示例，(d為圖2a中鎖孔與被送出粒子之間的距離，所有比例尺均為200 μm。
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關(guān)于從造得了到造得好，中國還需走幾步？鈦及其合金不同材料激光焊接的研究與發(fā)展現(xiàn)狀（三）的內(nèi)容就介紹到這里！
