跨境电商|中子帮助研究人员观察3D打印部件的实时应力减少( 二 ) 电子商务

试样2-2的应变图在SNAP光束线上测量。 (a)升温过程从室温到680℃ 。在2 h的时间内对室温图像进行积分，在10 min的积分时间内获得所有高温图像，以匹配退火过程的时间尺度。温度是加热过程中的平均值。讨论中使用了指定为区域1和2的矩形;(b) 700°C退火40min的应变图， (C) 875°C退火40min的应变图。所有图像的整合时间超过10分钟。每个图像的时间戳是参考退火的开始。
研究小组在1300华氏度或1600华氏度(700摄氏度或875摄氏度)的真空炉中对每个3D打印部件进行了数小时的退火，中子很容易穿透真空炉壁，并在内部应变缓解时对整个体件进行成像。在较低的温度下，压力释放可以在1.0到1.5小时内完成，而在较高的温度下，只需要几分钟。
“在生产过程中，内部应变的数量和分布与激光束速度、激光功率和其他参数有关， ”ORNL散裂中子源(SNS) VULCAN光束线的首席仪器科学家Ke An说。实验数据是无价的，以及更好地理解如何在不降低结构完整性的情况下更快地退火零件。这意味着通用电气和其他行业研究伙伴现在可以有信心预测如何改进他们的产品设计和生产流程。 ”

1区应变分布随时间和温度的直方图0被定义为退火的开始。该插图使用彩色编码的实心圆来表示采集直方图数据时的温度。
“这项研究表明，工业界、学术界和能源部实验室可以如何在现实世界的挑战中合作， ”ORNL高通量同位素反应堆(HFIR)成像光束的首席科学家Hassina Bilheux说。 “ORNL是美国唯一有能力为全球中子用户社区提供互补衍射和中子成像技术的设施。我们还提供高速数据采集和分析专业知识。 ”
Bilheux补充说，目前正在SNS建设的金星成像光束将具有更广泛的中子能量供用户使用。用户实验也将受益于升级后的SNS直线加速器更强烈的、2.0兆瓦的质子功率。 “VENUS将能够增强设备在高温和高压等极端条件下的结构和机械行为的成像。用户还将利用独特的脉冲源中子成像技术，更好地理解更广泛的材料、制造和生产过程。 ”
“在通用电气，我们对这些实验的数据和ORNL的中子设施的使用是多么容易感到非常高兴， ”Makinde说。 “所有必要的设备都已经在光束线上安装和校准，所以，举例来说，我们不需要带自己的真空炉。 SNAP光束线上的熔炉保持着可控的温度，一切都是同步的，以确保准确的数据采集。 ”
通用电气的科学家们正在利用这些数据开发改进的计算机模型，以帮助预测3D打印部件是否以及在哪里可能会破裂。然后，他们可以确定如何减少内应力和优化设计，以帮助防止此类缺陷。
【跨境电商|中子帮助研究人员观察3D打印部件的实时应力减少】来源：Monitoring residual strain relaxation and preferred grainorientation of additively manufactured Inconel 625 by in-situ neutron imagingAdditive Manufacturing (2021). DOI: 10.1016/j.addma.2021.102130