قبل البدء في هذه المادة ، ونحن نقدم اثنين من المصطلحات المادية - شكل سبائك الذاكرة و التدرج وظيفيا المواد . سبيكة ذاكرة الشكل ( SMA ) هو نوع من سبيكة مع شكل تأثير الذاكرة ، والتي يتم تطبيقها على نطاق واسع في مجال الطب السريري . على سبيل المثال ، هوائي كبير على الأقمار الصناعية يمكن أن تكون مصنوعة من سبائك الذاكرة ، قبل إطلاق الأقمار الصناعية ، هوائي مكافئ مطوية و تحميلها في الجسم الأقمار الصناعية ، بعد إطلاق الصواريخ على الأقمار الصناعية إلى المدار مسبقا ، تحتاج فقط إلى تسخين ، مطوية هوائي الأقمار الصناعية بسبب " الذاكرة " وظيفة ، بطبيعة الحال ، تتكشف لاستعادة شكل مكافئ .

( صور من الإنترنت )

التدرج وظيفيًّا المواد ( GFM ) هو نوع جديد من المواد مع استمرار التدرج في التكوين أو الهيكل ، الذي يحتاج إلى تغيير في الموقف الداخلي من وظيفة وأداء كلمة أجزاء ، وبالتالي تحسين الأداء العام . على سبيل المثال ، عظام الحيوانات هي التدرج في الهيكل ، صعبة في الخارج ، مسامية في الداخل .

( صور من الإنترنت )

إذا كان سبيكة NiTi تمتلك خصائص التدرج وظيفيا هيكل وشكل الذاكرة ، وسوف تعزز إلى حد كبير تطبيقها على نطاق واسع باعتبارها العنصر الذكي . يانغ يانغ et al . ، وقوانغدونغ جامعة التكنولوجيا ، من خلال تكرار العلاج بالليزر ، NiTi سبيكة ذاكرة الشكل ( SMA ) يمكن الحصول على وظيفة التدرج من أجل توسيع نطاق التحول مارتنزيت ، بغية تحسين إمكانية التحكم في شكل سبائك الذاكرة . بسبب تعقيد آلية اقتران بين المجهرية و التدرج في وظيفة ، في هذه الدراسة ، ونحن استخدام ثلاثي الأبعاد الدقيقة الأشعة السينية CT ( nanovoxel-3000 سلسلة ) لوصف المجهرية التدرج . وفي الوقت نفسه ، الخواص الميكانيكية و التدرج وظيفة تم تقييمها من قبل دوري تشوه وصلابة الاختبارات ، وآثار تجهيز المعلمات على البنية المجهرية والخواص الميكانيكية وكسر آلية تم تحليلها . هذا العمل يوفر طريقة جديدة وفعالة لتصنيع ثلاثي الأبعاد متدرج سبيكة NiTi ، والتي يمكن أن تحمل على تصميم هيكل معقد ، وبالتالي تلبية المطلوب الأداء الوظيفي في مختلف المجالات .

ثلاثي الأبعاد الدقيقة nanovoxel-3000 CT

ويمكن تقسيم استراتيجية المعالجة بالليزر المتكررة المستخدمة إلى خطوتين . الخطوة الأولى ( انظر الشكل 1 باء ) ينطوي على المسح الضوئي ليزر الأولي ، مع قوة الليزر تتغير تدريجيا من 10W إلى 91W . . . . . . . الخطوة الثانية ( انظر الشكل 1 ) هو تكرار المسح الضوئي ليزر ، والذي يستخدم 60W ثابت قوة الليزر لإذابة طبقة . ويبين الشكل 1 رسم تخطيطي و عينة الرسم التخطيطي من تكرار عملية الليزر المستخدمة في تصنيع سبائك NiTi التدرج .

غير المدمرة اختبار ( NDT ) يمكن استخدامها لاختبار التشكل الخارجي والداخلي العيوب . أخذ العينات التي تم مسحها ضوئيا من قبل nanovoxel-3000 النظام في الاعتبار أن قياس طول العينة 20 ملم ، هذه البيانات يحد من تحقيق أعلى دقة التصوير ، لذلك ، تم تقسيم العينة إلى خمسة أجزاء و مسحها واحدا تلو الآخر لضمان أفضل جودة التصوير . في ظل هذه الظروف ، الجهد والتيار من مصدر الأشعة السينية هي 150 كيلو فولت و 40 μ أ ، على التوالي ، وقت التعرض هو 0.4s . من أجل ضمان أن العينة دائما في مجال الرؤية ، القرار هو 3 ميكرون ، إعادة بناء الصورة تتم باستخدام البرمجيات ، وأخيرا ، ثلاثي الأبعاد ( 3D ) هيكل العينة هو مزيد من إعادة بنائها باستخدام أفيزو البرمجيات .

خمس صور في الشكل 2 هي إعادة الإعمار 3D المستمر لكل عينة على طول اتجاه الانحدار . من أجل راحة ، خمسة أجزاء متتالية من الصورةالجزء الأول والثاني والثالث والرابع والخامس ( الشكل 1 دال ) . لكل صورة في الشكل 2 ، الأولي قوة الليزر يزيد من أسفل إلى أعلى . في الشكل 2 ، تنسيق نظام يحدده دينار بحريني و جد هو ملحوظ بوضوح مع السهم الأحمر . التدرج عرض 0.4mm هو مبين بوضوح في الشكل 2 . ومن الجدير بالذكر أن خشونة السطح من أجزاء مختلفة تختلف مع ظروف مختلفة . هذه الأسطح هي أكثر سلاسة من تلك التي تنتج في انخفاض نسبي في قوة الليزر على التدرج المناطق المنتجة في أعلى قوة الليزر في الشكل 2 ( أ ) و ( ب ) .

الشكل 2 استمرار إعادة الإعمار 3D خمسة الشد عينات على طول اتجاه الانحدار

الأخضر بكسل في الشكل 3 تمثل خمسة أجزاء من شكل ثلاثي الأبعاد الداخلية المقابلة العيوب ، كل منها يختلف . الشكل 3 يبين التغيرات في الشكل ، وتوزيع حجم جزء من العيوب على طول اتجاه التدرج . على وجه التحديد ، في الجزء الأول من الشكل 3 يتوافق مع التدرج في المنطقة من 10W + 60W إلى 25W + 60W ، العيب هو شكل غير منتظم . في المقطع العرضي من td-gd الطائرة ( الشكل 4 ) و td-bd الطائرة ( الشكل 4 ج ) ، هذه العيوب غير النظامية هي الطائرة العيوب التي تمتد على طول الاتجاه بين TD و جد التراص طبقات . وبالنظر إلى أن العينة المبينة في الشكل 3 يتوافق مع انخفاض قوة الليزر الأولية ، فإن هذه العيوب هي بسبب عدم كفاية مدخلات الطاقة الليزر أثناء المسح الأولي ، على الرغم من أن مجموع مدخلات الطاقة الليزر عالية بما فيه الكفاية . مع زيادة قوة الليزر الأولية ، حجم جزء من عيب في الجزء الثاني من الشكل 3 هو أصغر من ذلك في الجزء الأول ( 0.74 في المائة في الشكل 5 ) . الجزء الثالث من الشكل 3 جيم ، الذي يتوافق مع متوسط قوة الليزر ، لا تحتوي على الحد الأدنى من العيوب ( الشكل 5 يظهر 0.09 في المائة ) . الشكل 3 عيب في المنطقة المقابلة التدرج عالية الطاقة ليزر في ج و د يختلف عن غيرها من العيوب . في الجزء الرابع من الشكل 3 و الجزء الخامس من الشكل 3 ، عيب الهندسة يصبح أصغر كروية . هذه العيوب هي المعروفة باسم " ثقب المفتاح " في المعادن التي تنتجها الليزر الانتقائي ذوبان ( حركة تحرير السودان ) ، وعادة ما ترتبط مع زيادة مدخلات الطاقة الليزر . ومن المثير للاهتمام ، بالمقارنة مع انخفاض قوة الليزر في الجزء السفلي من الشكل 3 و أقل خطورة التبطين ، توزيع كروية عيب يظهر التبطين الظاهرة . ثقب المفتاح عيب يختفي تقريبا في حدود المنطقة المجاورة التدرج ، وذوبان المنطقة المقابلة منخفضة نسبيا من قوة الليزر . ولذلك ، فمن الممكن أن نفترض أن ثقب المفتاح عيب سببه ذوبان داخلي محموما بواسطة الليزر السلطة .

الشكل 3 - إعادة بناء ثلاثي الأبعاد من نتائج المسح الضوئي من خمس عينات الشد

على أساس نتائج الأشعة المقطعية المجهرية ، جميع العيوب تم تحليلها إحصائيا . ثلاثة أبعاد العيوب يتضح في الشكل 4 باء و الشكل 4 د . متوسط طول عيب في الشكل 4 ج حوالي 0.21mm ومتوسط طول عيب في الشكل 4 د حوالي 0.04mm . ولذلك ، غير مستو العيوب الناجمة عن انخفاض الطاقة ما يقرب من 10 مرات أكبر من تلك الناجمة عن ارتفاع الطاقة قفل الثقوب . وفي الوقت نفسه ، حجم جزء من العيوب في كل خمسة أجزاء يتم تحليلها . الرسم البياني في الشكل 5 يظهر الاختلاف في حجم جزء من عيب في أجزاء مختلفة . حجم جزء من الجزء الأول هو 2.84 في المائة و الجزء الخامس هو 7.09 في المائة . حجم جزء من عيب في الجزء الثالث هو بين 43W و 59W ، 0.09 في المائة . هذا يدل على أنه من المستحسن لجعل سبائك NiTi مع متوسط مدخلات الطاقة الليزر في تشكيل الحد الأدنى من العيوب الداخلية .

الشكل 5 عيب حجم جزء من التدرج وظيفيا عينات

كما هو مبين في الشكل 3 و 4 ، الشكل الخارجي والداخلي عيب متدرج العينات تختلف مع أول ليزر السلطة . في ظل انخفاض الطاقة الأولية ليزر ، سطح خشن و مستو المخالفات بين طبقات تتشكل . ومع ذلك ، عندما مدخلات الطاقة ليزر كبيرة جدا ، وسوف تشكل سطح أملس و كروية ثقب المفتاح العيوب . وعلى النقيض من ذلك ، فإن البنية المجهرية المقابلة متوسطة الطاقة الأولية ( 43w-59w ) يجعل سطح أملس نسبيا مع الحد الأدنى من العيوب ، كما هو مبين في الشكل 2 جيم . مع الأخذ في الاعتبار العيوب الداخلية كما هو مبين في الشكل 6 ، الخطوة الأولى من المسح الضوئي ليزر الطاقة المنخفضة ، مما أدى إلى عدد كبير من العيوب غير النظامية ، من خلال تكرار المسح الضوئي ليزر يمكن إزالتها جزئيا ، كما هو مبين في الشكل 6 د . ومع ذلك ، فإن الإفراط في مدخلات الطاقة الليزر ، مثل المسح الضوئي ليزر الأولي مع قوة ثابتة 60W والثانية المسح الضوئي ليزر 60W ، من ناحية تعزيز تشكيل B19 ' المرحلة ، من ناحية أخرى ، يؤدي إلى تشكيل المزيد من قفل الثقوب . ولذلك ، من المهم جدا أن نعرف الخطوات الأولى والثانية ليزر المسح الضوئي . هذه الحقائق تشير إلى أنه ينبغي لنا أن نتجنب استخدام طاقة الليزر أقل من 30 واط في أول عملية المسح الضوئي ، لأن هذا سوف يؤدي إلى الكثير من العيوب غير النظامية . ومع ذلك ، مرة واحدة في قوة الليزر الأولية أكبر من 60W ، الثانوية قوة الليزر لا ينبغي أن تكون عالية جدا لتجنب تشكيل ثقب المفتاح .

ارتفاع القرار التصوير المقطعي المحوسب ( hrmct ) كان يستخدم لمسح سبيكة ذاكرة الشكل الخارجي والداخلي مع التدرج وظيفيا NITI . آلية تشكيل عيب تم الكشف عنها من خلال الجمع بين غيرها من أساليب التحليل ، والتي يمكن أن توفر التوجيه اقتراح بشأن اختيار شروط تكرار العلاج بالليزر ، و هو اختبار طريقة البحث عن التدرج وظيفيا NITI سبيكة ذاكرة الشكل .