Name: production of single tracks of ti-6al-4v by directed energy deposition to determine the layer thickness for multilayer deposition
Uploaded: 2018-03-13T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition at JoVE.com

Yazarlar için Horizon 2020 araştırma ve yenilik program Borealis - karmaşık 3D nesil 3A enerji sınıfı yeni katkı ve Eksiltici üretim için esnek makine Avrupa araştırma projesi kabul etmek istiyorum metal parçalar

1. toz karakterizasyonu
<ol><li>Bir alüminyum PIN saplama üzerinde bulunan ve içinde numune odası, bir alan emisyon Taramalı elektron mikroskobu (Morfoloji toz16analiz etmek için FESEM) eklemek bir çift taraflı yapışkan karbon teyp üzerindeki Ti-6Al-4V tozlar başlayan 3 g koymak.</li>
	<li>30 cm3 konteyner doldurarak toz belirgin yoğunluğunu ölçmek ve toz ASTM B212 standardına göre ağırlığını ölçmek.</li>
	<li>Kullanılan toz (5-10 g), toz (5-10 g) ve birleştiğinde yatırılan blok (20 g) elemental (örneğin, Leco) aracılığıyla ve İndüktif plazma (ICP) Çözümleyicisi17başlayan kimyasal çözümlemesi gerçekleştirin.</li>
</ol>2. yönlendirilmiş enerji birikimi tek parça
<ol><li>
Toz yükleme
	<ol>
<li>Bir FFP3 solunum maskesi gereksinimlerine EN 149, pudra içermeyen tek kullanımlık nitril eldiven ve koruyucu plastik gözlük için de dahil olmak üzere kişisel koruyucu ekipman giymek.</li>
		<li>Besleme sistemi toz hazne açın ve bir aspiratör fan (örneğin, ATEX) kalan toz kaldırmak için kullanın.</li>
		<li>Hazne Oluşturucu tarafından verilen uygun yönergeleri izleyerek çıkarın ve her bileşen etanol batırılmış kağıt havlu kullanarak temizleyin. Not: Bu çeşit parçacýklarýn bulunduðu alanlar sayýlabilir kirlenmesini önlemek için temel adımdır.</li>
		<li>Hopper Oluşturucu tarafından verilen talimatları izleyerek besleme toz yeniden monte. Bir kenara sadece üst kapağı, hopper toz yükleme gerçekleştirmek için bırakın.</li>
		<li>Hazne granülometresi aralığı 50-150 µm. kullanılabilir hopper büyüklüğüne bağlı olarak sahip Ti-6Al-4V tozlar yükleyin, eksiksiz doldurunuz.</li>
		<li>Hazne üst kapağı çok sıkı bir şekilde herhangi bir gaz kaçağı önlemek için kapatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Örnek hazırlanması
	<ol>
<li>50 x 50 mm boyutları ve 4 mm kalınlığında bir Ti-6Al-4V sayfası seç.</li>
		<li>Etanol bulanmış kağıt havlu ile titanyum levha yüzeyini temizlemek. Kağıdın ağırlığı ile centesimal bir denge ölçmek.</li>
		<li>Yer işaretleyicisinin konumunu göre çalışma alanı sayfasında. Yani bu robot programlanmış yol göre belirlenir nerede ifade, gerçekleşecek çalışma alanıdır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Robot ve hazırlık ifade ekipman hazırlanması
	<ol>
<li>Meme meme ekseni ve lazer eksen arasındaki açı 35 ° olduğunu lazer kafasına bağlarsınız.</li>
		<li>Robot kalibrasyon gerçekleştirmek için başlangıç çalışma noktaya taşıyın.</li>
		<li>Meme ve çalışma uçak arasındaki mesafe denetleyip, ölçülen mesafe 5 mm kadar gerekirse, el ile meme konumunu düzeltin. Not: bu yana çalışma alanı yatay bir düzlem üzerinde bırakır, bu sac ve meme ucu arasındaki dikey mesafe mesafedir.</li>
		<li>Meme çıkış lazer ile merkezleme kontrol: önce bir rehber lazer lazer control yazılımı "Lazer Kılavuzu ON" komutunu tıklatarak geçin. Daha sonra 0.8 mm jant çapında ve 200 mm uzunluğunda, meme içinde ölçüm ince bir çubuk koyun. Çubuk ucu ve nokta lazer kılavuzun çakışık olduğunu doğrulayın. Eğer değilse, el ile mesafeler ve daha önce belirtilen açıları saygı meme, konumunu ayarlamak. Not: Bu durumda, meme dış çapı 1 mm olan; daha küçük çaplı bir meme istihdam, kimin çapı meme bundan daha küçük bir çubuk kullanın.</li>
		<li>Robot kontrol yazılımı yazılmış kalibrasyon verileri doğrulayın: yazılım "Uygula" butonuna tıklayın ve kod derleme için bekleyin. Not: Yazılım kod hatalarını kontrol eder; herhangi bir hata algılanırsa, kod robot denetleyicisinde saklanır. Hatalar algılanırsa, kodun derlenmiş olmayacak ve daha fazla gözden geçirme gerekecektir.</li>
		<li>Lazer kaynak modül lazer kontrol yazılımı "Lazer etkinleştir" komutunu tıklatarak etkinleştirin. Not: 5 kW maksimum güç ile kızılötesi bölgesi (1064 nm) yayan bir sürekli fiber lazer istihdam lazer kaynağıdır.</li>
		<li>Robotun motorlar el ile "Üzerinde Robot motorlar", robot kontrol kabinine üzerinde butona basarak etkinleştirmek ve ilgili güvenlik LED yaktı kontrol edin: Eğer Yani, bu motorlar etkin anlamına gelir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Biriktirme işlemini başlatmak
	<ol>
<li>Varolan program listesinde uygun dosyayı seçin ve çalışma yolunu ana robot rutin içine yükleyin.</li>
		<li>Lazer ve robot parametrelerini kontrol edin: lazer güç belirli lazer güç (325, 650, 980, 1500 W) ve belirli bir hız robot hıza ayarlayın (30, 40, 50, 60 mm/s). Not: Bu parametreler göre belirli bir dil makinenin robot kontrol yazılımı yazılır.</li>
		<li>Yeni parametreleri software "Uygula" düğmesine basarak onaylayın ve kodun derlenmesi için bekleyin. Yazılım kod hatalarını kontrol eder; herhangi bir hata algılanırsa, kod robot denetleyicisinde saklanır ve var olmak denize indirmek hazır. Robot rutin robot kontrol yazılımı üzerinde "Başlat" düğmesine basarak Başlat.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Özel nipper kullanarak örnek almak ve herhangi bir kalıntı toz kaldırmak için bir etanol bulanmış kağıt havlu ile örnek yüzeyi temizleyin.</li>
</ol>3. analiz tek parça
<ol><li>Üstten tek parça stereo mikroskop vasıl 5 X büyütme tarafından analiz. Not: Bu aşamada, bazı görüntülerin stereo mikroskop aracılığıyla alınır ve görsel olarak analiz.</li>
	<li>Tek parça yatırılan parça orta ifade yönüne dik hassas kesici bir alet kullanarak kesmek.</li>
	<li>Kesiti epoksi reçine tek parça monte. Bir montaj Kupası seçin ve temiz ve kuru numune yerleştirin. Reçine doğru miktarda ağırlık (10 g/örnek) tarafından dikkatle ölçün ve sıvı bir sertleştirici (6 g/örnek) ile karıştırın. Numune reçine karışımı dökün ve oda sıcaklığında 30 dakika tedavi için dolgulu montaj su bardağı bırak. Bundan sonra 500, 800 ve 1200 grit boyutu SIC kağıt takılı numuneler bilenmesi ve elmas Yapıştır aşağı elmas partikülleri (1 µm) ince boyutları kullanarak Lehçe.</li>
	<li>Parlatılmış yüzeyler şekli ve porozite açısından bir optik mikroskobu aracılığıyla analiz. 10 X büyütme, optik mikroskop ile melt havuzları görüntülerini almak ve sonra onları analiz görüntü-J yazılım kullanarak.</li>
	<li>Erime havuzu alt ve üst arasındaki mesafeyi ölçerek eritebilir havuzları yüksekliğini ölçmek. Daha sonra erimiş havuzları ölçülen yüksekliği belirli enerji yoğunluğu, karşılık gelen denklemi göre hesaplanan bir fonksiyonu olarak çiz. Gerçekten de, enerji yoğunluğu aşağıda ki formül ile hesaplanabilir: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56966/56966eq1.jpg">
</li>
	<li>2nd sipariş polinom belirli enerji yoğunluğu bir fonksiyonu olarak katman kalınlığı karşılık gelen denklem elde etmek için deneysel sonuçlarına uygun.</li>
	<li>Belirli bir enerji yoğunluğu dikkate ve önceki adımda gözlendi ilişkilerine göre katman kalınlığı hesaplamak.</li>
	<li>Yöntem doğrulamak için çok katmanlı bir blok hesaplanan tabakası kalınlığı göz önüne alınarak imal ve blok porozite ve son yükseklik açısından bölümünü karakterize.</li>
	<li>Parlatma bir adım sonrası, yordamın aynısını Bölüm 3.3 olarak fabrikasyon blok Mikroyapı analiz. Aslında, final parlatma sonra örnekleri için 30 etch 92 mL distile su, 6 mL nitrik asit ve 2 mL hidroflorik asit içeren Kroll'ın reaktif bir iyimsersin.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Banerjee, D., Williams, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+Titanium+Science+and+Technology.">Perspectives on Titanium Science and Technology.</a> Acta Mater. 61 (3), 844-879 (2013).</li><li>Peters, M., Leyens, C., Peters, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Titanium and Titanium Alloys. , (2003).</li><li>Lin, J., Lv, Y., Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructural+evolution+and+mechanical+property+of+Ti-6Al-4V+wall+deposited+by+continuous+plasma+arc+additive+manufacturing+without+post+heat+treatment.">Microstructural evolution and mechanical property of Ti-6Al-4V wall deposited by continuous plasma arc additive manufacturing without post heat treatment.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 69 (December 2016), 19-29 (2017).</li><li>Saboori, A., Gallo, D., Biamino, S., Fino, P., Lombardi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Overview+of+Additive+Manufacturing+of+Titanium+Components+by+Directed+Energy+Deposition:+Microstructure+and+Mechanical+Properties.">An Overview of Additive Manufacturing of Titanium Components by Directed Energy Deposition: Microstructure and Mechanical Properties.</a> Appl Sci. 7 (9), (2017).</li><li>Wu, X., Liang, J., Mei, J., Mitchell, C., Goodwin, P. S., Voice, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructures+of+laser-deposited+Ti-6Al-4V.">Microstructures of laser-deposited Ti-6Al-4V.</a> Mater Des. 25 (2), 137-144 (2004).</li><li>Trevisan, F., Calignano, F., Aversa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+of+titanium+alloys+in+the+biomedical+field:+processes,+properties+and+applications.">Additive manufacturing of titanium alloys in the biomedical field: processes, properties and applications.</a> J Appl Biomater Funct Mater. , (2017).</li><li>Mahamood, R. M., Akinlabi, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+speed+and+powder+flow+rate+influence+on+the+properties+of+laser+metal+deposition+of+titanium+alloy.">Scanning speed and powder flow rate influence on the properties of laser metal deposition of titanium alloy.</a> Int J Adv Manuf Technol. 91 (5-8), (2017).</li><li>Shim, D., Baek, G., Seo, J., Shin, G., Kim, K., Lee, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+layer+thickness+setting+on+deposition+characteristics+in+direct+energy+deposition+(+DED+)+process.">Effect of layer thickness setting on deposition characteristics in direct energy deposition ( DED ) process.</a> Opt Laser Technol. 86, 69-78 (2016).</li><li>Gharbi, M., Peyre, P., Gorny, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+various+process+conditions+on+surface+finishes+induced+by+the+direct+metal+deposition+laser+technique+on+a+Ti-6Al-4V+alloy.">Influence of various process conditions on surface finishes induced by the direct metal deposition laser technique on a Ti-6Al-4V alloy.</a> J Mater Process Technol. 213 (5), 791-800 (2013).</li><li>Davim, J. P., Oliveira, C., Cardoso, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+the+geometric+form+of+clad+in+laser+cladding+by+powder+using+multiple+regression+analysis+(MRA).">Predicting the geometric form of clad in laser cladding by powder using multiple regression analysis (MRA).</a> Mater Des. 29 (2), 554-557 (2008).</li><li>Kobryn, P. A., Moore, E. H., Semiatin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+Of+Laser+Power+And+Traverse+Speed+On+Microstructure,+Porosity,+And+Build+Height+In+Laser-Deposited+Ti-6Al-4V.">The Effect Of Laser Power And Traverse Speed On Microstructure, Porosity, And Build Height In Laser-Deposited Ti-6Al-4V.</a> Scripta Materialia. 43, 299-305 (2000).</li><li>Bi, G., Gasser, A., Wissenbach, K., Drenker, A., Poprawe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+process+control+for+the+direct+laser+metallic+powder+deposition.">Characterization of the process control for the direct laser metallic powder deposition.</a> Surf Coatings Technol. 201 (6), 2676-2683 (2006).</li><li>Choi, J., Chang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+laser+aided+direct+metal/material+deposition+process+for+tool+steel.">Characteristics of laser aided direct metal/material deposition process for tool steel.</a> Int J Mach Tools Manuf. 45 (4-5), 597-607 (2005).</li><li>Ruan, J., Tang, L., Liou, F. W., Landers, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Three-Dimensional+Layer+Metal+Deposition.">Direct Three-Dimensional Layer Metal Deposition.</a> J Manuf Sci Eng. 132 (6), 64502-64506 (2010).</li><li>Chen, X., Tao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximum+thickness+of+the+laser+cladding.">Maximum thickness of the laser cladding.</a> Key Eng Mater. 46, 381-386 (1989).</li><li>Slotwinski, J. A., Garboczi, E. J., Stutzman, P. E., Ferraris, C. F., Watson, S. S., Peltz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Metal+Powders+Used+for+Additive+Manufacturing.">Characterization of Metal Powders Used for Additive Manufacturing.</a> J Res Natl Inst Stand Technol. 119, 460-493 (2014).</li><li>Manfredi, D., Calignano, F., Krishnan, M., Canali, R., Ambrosio, E. P., Atzeni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Powders+to+Dense+Metal+Parts:+Characterization+of+a+Commercial+AlSiMg+Alloy+Processed+through+Direct+Metal+Laser+Sintering.">From Powders to Dense Metal Parts: Characterization of a Commercial AlSiMg Alloy Processed through Direct Metal Laser Sintering.</a> Materials. 6 (3), 856-869 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bu çalışmada, odak Dilimleme kalınlık ayarı Ti-6Al-4V, DED süreçte eritebilir havuzu özellikleri geometri göre oldu. Bu amaçla, bir iki adım protokol tanımlanan ve kullanılan. Bir optimizasyon tek tarama ifade için süreç parametrelerinin Protokolü'nün ilk parçasıydı ve, bu adımda optimum parametreleri elde edildi ve erime havuzu geometrileri ölçüldü. Protokolü'nün ikinci bölümünde optimum parametreleri, örneklerin belirli enerji yoğunluğu hesaplanır. Bu adımda, erime havuzu yüksekli?...

En sık Havacılık, uçak, otomotiv, Ti alaşımlı ve Biyomedikal sanayi, yüksek güç-ağırlık oranı, mükemmel kırık tokluk, düşük özgül ağırlık, mükemmel korozyon direnci ve ısı nedeniyle kullanılan ti-6Al-4V olduğunu arıtılabilirlik. Ancak, onun gelişme diğer uygulamalarda zorlu, düşük ısı iletkenlik ve yüksek reaktivite özellikler sayesinde, hangi içinde onun zavallı makine performansı neden. Ayrıca, kesim sırasında olayları sertleştirme ısı nedeniyle üstlenmiş1,2,3,4özel ısıl olmalı.
Yine de, katkı (AM) teknolojileri üretim fiyat ve enerji tüketimini azaltmak ve bazı Ti-6Al-4V alaşım imalat mevcut sorunları adresi yeni üretim teknikleri olarak kullanılmak üzere büyük potansiyel gösterdi.
Katkı üretim teknikleri yenilikçi olarak bilinir ve çevre net şekle imal bir katman katman moda bileşen. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) modeli ince tabakalar dilimler ve daha sonra bileşen katman katman oluşturur, bir katman katman katkı üretim yaklaşımı tüm AM yöntemleri için esastır. Genel olarak, dört farklı işlemleri halinde katkı metalik malzemeleri imalatı ayrılabilir: toz yatak, toz (şişmiş toz) yem, yem tel ve diğer yolları3,5,6.
Enerji birikimi (DED) katkı imalat sınıfıdır ve üç boyutlu (3D) fabricates bir gaz toz süreç net şekli sağlam parçalar diğer AM yöntemlerine benzer bir CAD dosyasından yakınındaki yönetti. Diğer teknikleri, aksine DED yalnızca bir üretim yöntemi olarak kullanılabilir değil ama aynı zamanda yüksek değer parçalar için bir tamir teknik olarak istihdam edilebilir. DED işleminde Metalik toz veya tel malzeme taşıyıcı gaz tarafından beslenir veya lazer tarafından oluşturulur erime havuza motorlar ikisinden biri üstünde belgili tanımlık substrate ışınla veya daha önce katmanı yatırılır. Satın fly oranı azalan yeteneğine sahiptir ve aynı zamanda daha önce yerine prohibitively pahalıydı değeri yüksek parçalar veya onarılamaz7onarma yeteneğine sahiptir umut verici bir gelişmiş üretim süreci DED işlemidir.
İstenen geometrik boyutları ve malzeme özelliklerini elde etmek için uygun parametrelerle8kurmak için hayati önem taşımaktadır. Çeşitli çalışmalarda işlem parametrelerini ve yatırılan örnek son özellikleri arasındaki ilişkiyi aydınlatmak üstlenmiştir. Peyre vd. 9 farklı işlem parametreleri ile bazı ince duvarlar inşa ve sonra onları 2D ve 3D profilometrisi kullanarak ile karakterizedir. Gösterdiler tabakası kalınlığı ve erime havuzu birim pürüzlülük parametreleri belirgin şekilde etkiler. Vim ve ark. 10 işlem parametreler ve bir tek kaplama katmanı (kaplı yükseklik, kaplı genişlik ve derinlik penetrasyon) geometrik özellikleri arasındaki ilişkiyi analiz için bir model önerdi.
Bugüne kadar birçok araştırma TI DED alaşımları bildirilmiştir, en bunların parametrelerinin birleşiminin etkisi büyük örnekleri11,12,4özellikleri üzerinde duruldu. Rasheedat ve ark. Lazer metal yatırılan Ti-6Al-4V alaşım elde edilen özelliklerini inceden inceye gözden geçirmek hız ve toz debisi etkisi okudu. Toz ve tarama hızını artırarak akış hızı mikroyapıda Widmanstätten yüzey pürüzlülüğü bir artışı ve yatırılan numuneler7Mikrosertlik sonuçları bir martensitik Mikroyapı değiştirildi olduğunu buldular. Yine de, daha az dikkat katman kalınlığı ayarını tasarımı için ödendi. Choi ve ark. Katman kalınlığı ve işlem parametreleri arasındaki ilişkiyi araştırdı. Onlar hata mevcut yüksekliği ile gerçek yüksekliği arasındaki ana kaynakları toz kitle akış oranı ve katman kalınlığı13ayarlama olduğunu bulmuşlardır. Katman kalınlığı ortamda uzun ve hatalı işlemleri dahil, kendi çalışmaları katman kalınlığı ayarını uygulamak değil düzgün. Ruan ve ark. Lazer tarama hızı sabit lazer güç ve toz oranı14besleme yatırılan katman yüksekliği üzerinde etkisini araştırdı. Belirli işleme koşulları altında elde edilmiştir katman kalınlığı ayarı için ampirik bazı modelleri teklif etmiş ve böylece katman kalınlığı ayarını belirli işlem parametreleri15kullanımı nedeniyle kesin olmayabilir. Önceki işleri aksine, bu el yazması önerilen işlemi ayarlama katmanı kalınlığı zaman ve malzeme kaybetmeden gerçekleştirilebilecek hızlı bir yöntemdir.
Bu çalışmanın ana odak optimum DED işlem parametreleri, Ti-6Al-4V alaşım tek parça özelliklerine dayanarak kalınlığı belirlenmesi için hızlı bir yöntem geliştirmektir. Bundan sonra en uygun işlem parametreleri bir katman kalınlığı belirlemek ve yüksek yoğunluklu Ti-6Al-4V blok israf zaman ve malzeme olmadan imal için istihdam edilmektedir.

<table><tbody><tr><td>Ti-6Al-4V powder</td><td>Xi&amp;rsquo;Tianrui new material</td><td></td><td>As starting material</td></tr><tr><td>ISOMET precision cutter</td><td>Bohler</td><td></td><td>To cut the samples</td></tr><tr><td>Polishing machine</td><td>Presi</td><td></td><td>To polish the samples</td></tr><tr><td>EpoFix resin</td><td>Presi</td><td></td><td>To mount the samples</td></tr><tr><td>Diamond paste</td><td>Presi</td><td></td><td>For polishing</td></tr><tr><td>Optical Microscope</td><td>Leica</td><td></td><td>Microstructural observation</td></tr><tr><td>Field emission scanning electron microscope</td><td>Merlin-Zeiss</td><td></td><td>Microstructural observation</td></tr><tr><td>Stereo microscope</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LEC1- CS444 ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Chemical analysis</td></tr><tr><td>LEC3 - ELTRA OHN2000 ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Chemical analysis</td></tr><tr><td>LEC2 - LECO TC436AR ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Chemical analysis</td></tr><tr><td>ICP</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Chemical analysis</td></tr><tr><td>IRB 4600</td><td>ABB</td><td></td><td>Antropomorphic robot</td></tr><tr><td>GTV PF</td><td>GTV</td><td></td><td>Powder feeding system</td></tr><tr><td>YW 52</td><td>Precitec</td><td></td><td>Laser head</td></tr><tr><td>Nozzles</td><td>IRIS</td><td></td><td>Nozzle for feeding powders</td></tr><tr><td>YLS 3000</td><td>IPG Photonics</td><td></td><td>Laser source</td></tr></tbody></table>

production of single tracks of ti-6al-4v by directed energy deposition to determine the layer thickness for multilayer deposition

Yönetmen enerji birikimi (DED), bir katkı imalat tekniği olan nerede metal toz parçacıkları enjekte edilir bir lazer ışını erimiş havuzuyla oluşturulmasını içerir. Genel olarak, bu teknik imal veya farklı bileşenlerini onar için istihdam edilmektedir. Bu teknikte, son özellikleri birçok faktör tarafından etkilenir. Nitekim, bileşenleri tarafından DED binada ana görevleri genellikle kapsamlı bir deneysel soruşturma yürütülen işlem parametreleri (örneğin, lazer güç lazer, odak, hız vb) getirilmesi olduğunu. Ancak, bu çeşit deney son derece uzun ve pahalı. Böylece, en iyi duruma getirme işlemini hızlandırmak için soruşturma eritebilir havuzu karakterizasyonu dayalı bir yöntem geliştirmek için yapılmıştır. Aslında, bu deneylerin lazer güç ve lazer hız Çoklu kombinasyonları ile DED işlem tarafından Ti-6Al-4V tek parça yatırılır. Yüzey morfolojisi ve tek parça boyutlarında analiz edildi ve erime havuzları geometrik özellikleri parlatma ve Matlaştırma kesit sonra değerlendirildi. En iyi işlem parametrelerinin seçimi ile ilgili bilgi yararlı eritebilir havuzu özelliklerini inceleyerek elde edilebilir. Bu deneyler büyük bloklar birden çok katman ile karakterize etmek için genişletilmiş. Nitekim, bu el yazması ne kadar hızlı bir şekilde büyük biriktirme katman kalınlığını belirlemek mümkün olacağını ve üzerinden önlemek veya altında birikimi optimum parametreleri göre hesaplanan enerji yoğunluğu açıklar. Fazla veya eksik ifade dışında zaman ve malzeme tasarrufu bu yaklaşım içinde çok katmanlı bileşenleri birikimi olmadan herhangi bir parametre optimizasyon açısından kalınlığı başlatılabilir diğer büyük avantajı vardır.

Deneysel çalışmalar, düzensiz Ti-6Al-4V toz 1.85 g/cm3 belirgin yoğunluğu ve 50-150 µm ortalama büyüklüğü ile yatırma malzemesi (şekil 1) olarak istihdam edildi. Her iki durumda da oksijen içeriği Ti-6Al-4V toz için standart oksijen içeriği daha yüksek iken toz oksijen ve azot içeriği ifade işleminden önce ve sonra değişmedi toz kimyasal analizi doğruladı katkı imalat (< %0,13). Ancak, toplu bileşeninin oksijen ve azot...

Watch this Scientific Journal Video about Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition at JoVE.com

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Bu araştırmada, hızlı bir yöntem eritebilir havuzu karakterizasyonu dayalı yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından üretilen Ti-6Al-4V bileşenleri katman kalınlığı tahmin etmek için geliştirilmiştir.

Ti-6Al-4V tabakası kalınlığı çok katmanlı ifade vermek için gitmek belirlemek için yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından tek parça imalatı

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

production-single-tracks-ti-6al-4v-directed-energy-deposition-to

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K Görüntüleme.  Politecnico di Torino. Bu araştırmada, hızlı bir yöntem eritebilir havuzu karakterizasyonu dayalı yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından üretilen Ti-6Al-4V bileşenleri katman kalınlığı tahmin etmek için geliştirilmiştir.

Video: Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Mühendislik

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

Gate tanımlı GaAs / AlGaAs Yanal Kuantum Noktalarının nano fabrikasyon

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Kimya

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

Aerosol Birikimi Kullanarak Kalın Yoğun Yttrium Iron Garnet Filmleri oluşumu

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

Eğik açısı ifade kullanarak medya yüksek emici ile Ultra ince renk filmleri imalatı

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

Atom katman birikimi Vanadyum dioksit ve sıcaklık-bağımlı optik manken

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven effective in gas adsorption, separations, and catalysis. MOFs are most commonly synthesized as bulk powder, requiring additional processes to adhere them to functional devices and fabrics that risk decreasing the powder porosity and adsorption capacity. Here, we demonstrate a method of first coating fabrics with metal oxide films using atomic layer deposition (ALD). This process creates conformal films of controllable thickness on each fiber, while providing a more reactive surface for MOF nucleation. By submerging the ALD coated fabric in solution during solvothermal MOF synthesis, the MOFs create a conformal, well-adhered coating on the fibers, resulting in a MOF-functionalized fabric, without additional adhesion materials that may block MOF pores and functional sites. Here we demonstrate two solvothermal synthesis methods. First, we form a MIL-96(Al) layer on polypropylene fibers using synthetic conditions that convert the metal oxide to MOF. Using initial inorganic films of varying thicknesses, diffusion of the organic linker into the inorganic allows us to control the extent of MOF loading on the fabric. Second, we perform a solvothermal synthesis of UiO-66-NH2 in which the MOF nucleates on the conformal metal oxide coating on polyamide-6 (PA-6) fibers, thereby producing a uniform and conformal thin film of MOF on the fabric. The resulting materials can be directly incorporated into filter devices or protective clothing and eliminate the maladroit qualities of loose powder.

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks are effective in gas storage and heterogeneous catalysis, but typical synthesis methods result in loose powders that are difficult to incorporate into smart materials. We demonstrate a method of first coating fabrics with ALD metal oxides, resulting in conformal films of MOF on the fabrics during solvothermal synthesis.

Solvothermal sentez MIL-96 ve UIO-66-NH2 atom katman üzerinde Metal oksit kaplama Fiber paspaslar üzerine yatırılır.

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

Ti-6Al-4V tabakası kalınlığı çok katmanlı ifade vermek için gitmek belirlemek için yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından tek parça imalatı

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler