高功率激光器可以有選擇持切割和連接金屬制品，在今天的制造業(yè)中變得越來越重要。來自于新加坡制造技術研究所A*STAR的Yingchun Guan和她的同事們已經(jīng)開發(fā)出了一項新技術，揭示到底熔融元素如何汽化并如何在激光產(chǎn)生的羽流表面運動，發(fā)現(xiàn)可以改善添加劑制造技術，常用于打印三維物體。
研究人員正在研究鎂鋁3D打印植入材料的可行性，因為它們質輕，堅韌且具有生物相容性。最近，來自A*STAR的研究團隊證實這些合金的激光表面重熔能改善它們的耐蝕性能，它是鋁的濃度在表面顯著提高的結果。然而，將初始合金的成分與激光加工后最終產(chǎn)品的成分聯(lián)系起來，因為在激光產(chǎn)生的蒸汽粒子云狀羽流中會發(fā)生許多反應。
Guan和她的團隊設計了一個新的實驗裝置(a new experimental setup)，這種裝置可以量化哪些熔融合金元素被噴射到激光羽流(laser plume)中。她們定位一個薄的硅基板，使之垂直于鎂鋁合金，離激光射擊點(laser firing point)只有幾毫米距離。激光脈沖產(chǎn)生的羽流沉積到硅基表面上。
當研究人員采用SEM檢測沉積物時，他們看到一些相爆炸的清晰證據(jù)，液體和氣化粒子混合物被激光沖擊拋出。這些液體沉積物呈現(xiàn)硅晶片的許多部分不適合于定量分析。
但通過結合SEM的元素識別能力和飛行時間質譜，研究團隊制作了一個“質量分辨圖”，將羽流中的汽態(tài)第二相粒子的分布進行了重建。
質量分辨圖像表明，鎂離子最終以較高的濃度彌散分布在羽流中。相比之下，在接近激光射擊點近場區(qū)域的中間鋁離子數(shù)量提高。分析表明鋁在羽流中比鎂飛行得遠，這是因為它們在近場區(qū)域中有很高的遷移率(higher transport rates)。
Guan還指出，根據(jù)這項技術的位點專一性分析能力(the site-specific analytical capabilities)，應該給研究人員更精細的控制，合金元素的選擇性表面汽化，以便為了促進這項高新技術的應用。在羽流中遷移率的化學分析和汽化物質的分布給我們提供了關于關鍵激光工藝的更好理解，包括那些用于添加劑制造的工藝。”她說。
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