乐鱼娱乐登录入口:西交大孙军院士团队丨原位X射线断层扫描提醒激光粉末床熔融缺点的时空演化和相互效果机制

  增材制作因其在杂乱结构成形和规划自由度方面的优势，已大范围的应用于航空航天、动力配备和生物医疗等范畴，其间激光选区熔化（L-PBF）是最常用的金属增材制作工艺之一。

  但是，受快速熔凝和粉末质料特性的影响，L-PBF制备的金属中不可避免地引进多标准孔隙等缺点，这些缺点在执役载荷下的演化及相互效果是导致资料失效和开裂的重要的条件。原位X射线断层扫描技能（XCT）可在变形过程中三维观测内部缺点演化，但现有研讨多依靠典型缺点或计算特征，在缺点数目继续不断的添加、形状快速演化及缺点兼并频频产生的条件下，仍难以精确追寻单个缺点从初始状况演化至终究开裂的全过程，然后约束了对开裂来源及缺点相互效果机制的深化了解。

  针对上述应战，西安交通大学金属资料强度全国重点实验室孙军院士团队，由丁向东教授、陈研副教授牵头，联合南洋理工大学研讨人员，开展了一种面向原位XCT数据的单缺点时空演化追寻新办法，完结了在大塑性变形条件下对资料内部每一个缺点的接连、安稳和高精度追寻，并体系提醒了增材制作金属中缺点演化、相互效果与终究开裂之间的内涵相关。

  该研讨提出了一种以三维点云表征缺点为根底的追寻结构，在传统缺点体积与方位特征之外，进一步引进了缺点部分环境相似性的衡量，然后显着提升了缺点匹配在杂乱演化过程中的鲁棒性，有用克服了缺点兼并、骤变位移以及视界鸿沟效应等要素对追寻精度的影响。在此根底上，研讨团队初次构建了依据追寻成果的开裂拓扑树（fracture topology tree），完结了对终究开裂裂纹的“逆向溯源”，然后辨认出在资料初始状况中即已存在、并终究主导开裂的原始要害缺点。该办法为了解资料内部损害累积与失效演化供给了全新的剖析东西。（图2）

  以 L-PBF制备的316L不锈钢为代表资料，研讨体系剖析了拉伸过程中孔隙缺点的时空演化行为。依据成果得出，缺点形状特征与其周围缺点环境之间的相互效果在开裂演化中起着决定性效果。依据此，研讨提出了两个简练而有用的参数：缺点形状参数（Mdefect）和环境交互参数（Fenv）。二者的协同演化可以明晰区别最终导致开裂的“开裂相关缺点”和对开裂奉献较小的“非开裂相关缺点”。在缺点逐步被XCT探测到的应变阶段之后，凭借这两个参数并结合简略的无监督学习办法，即可对开裂相关缺点做到合理猜测。

  图3 各个拉伸状况下缺点形状参数(Mdefect)和环境交互参数(Fenv)

  上述研讨成果以“Spatiotemporal Evolution of Defects in an Additively Manufactured Alloy Monitored through in-situ X-ray Computed Tomography”为题，宣布在资料科学范畴闻名期刊《Acta Materialia》上，金属资料强度全国重点实验室为论文榜首作者单位与仅有通讯单位。该作业是在西安交通大学资料学院孙军院士、丁向东教授辅导下完结，资料学院许鑫博士为论文榜首作者，丁向东教授和陈研副教授为一起通讯作者，南洋理工大学Upadrasta Ramamurty教授等参加并辅导了相关研讨作业。该研讨得到了国家自然科学基金世界（区域）协作等项目的赞助支撑。相关XCT测验作业得到了西安交通大学剖析测验同享中心的全力支撑。