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把柄3D科学谷的洞悉，原位包晶相变是指在材料科学中，尽头是在金属凝固和相变盘问范畴，讹诈先进的现实技巧径直不雅察和分析材料在包晶相变经过中的微不雅结构变化和能源学举止。包晶相变是一种特别的相变经过，触及到液相、一种固相（频繁是δ相）和另一种固相（频繁是γ相）之间的调整。

原位包晶相变的盘问关于相识材料的凝固举止、优化材料的性能以及限度材料的微不雅结构具有迫切意旨。原位不雅察技巧使得盘问者或者径直不雅察到包晶相变经过中的微不雅结构演变，包括晶核的成核、滋长以及晶核之间的相互作用。通过原位盘问，不错不雅察到晶核交融经过，这依然过随晶核晶向间夹角、晶核界面类型、晶核大小和晶核位置而阐扬出不同的举止。

把柄多步调力学的共享，来自上海交通大学材料科学与工程学院的熊良华等东说念主讹诈高速同步x射线衍射和成像技巧，以高时空差异精辟接盘问和量化了304L不锈钢单层激光打印经过中的原位包晶相变。

https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2404539

3D科学谷洞悉

“原位包晶相变的盘问不错指导增材制造工艺的优化，通过限度相变经过来减少里面残障如熔合不良、气孔、夹杂、微裂纹等的产生，从而擢升零件的质料和可靠性。

原位包晶相变的盘问原位还促进了轻质高强材料的修复，有助于终了材料的精确设想，这些材料在航空航天、汽车、国防等范畴具有粗野的应用价值。通过限度相变经过来获取所需的微不雅结构，这关于修复具有特定性能的材料至关迫切，举例共晶高熵合金、纳米孪晶复合金刚石、纳米增强体强化轻合金复合材料，这些材料展现出优异的力学性能，为当代材料工程中最迫切的设想之一。”

相变能源学的深入相识

和相结构的考究设想

在激光增材制造经过中，启动凝固阶段的相变对包晶合金的后续相结构有昭彰的影响，但在非均衡情状下，纠缠三相区之间的详备能源学仍然不了了。来自上海交通大学材料科学与工程学院的熊良华等讹诈高速同步x射线衍射和成像技巧，以高时空差异精辟接盘问和量化了304L不锈钢单层激光打印经过中的原位包晶相变。这些定量不雅察弘扬了三相区包晶滋长与局部重熔耦合的机理。盘问终局为金属增材制造提供了相变能源学的深入相识和相结构的考究设想。

图1 时候差异同步加快器x射线衍射不雅察样例304L SS单层激光打印相变能源学。(a)激光打印经过华夏位高速同步加快器x射线衍射现实暗示图。该衍射系统与激光打印系统同步，激光扫描通过x射线束定位，可记载高质料的开放二维图案。(b)熔融和凝固经过华夏位XRD测量的二维相演化图（时候与散射矢量q，以衍射峰强度为色图）。潜入，在凝固经过中存在三相（Liquid， BCC和FCC）区域。(c)通过x射线束定位激光扫描时主要FCC（111）和BCC（110）峰位置的演变，显走漏快速凝固时d-间距弧线的平台和等温调整阶段。(d) 304L SS在单层激光打印经过中的加热和冷却速率，由晶格d-间距差在给定的时候休止内估量。在激光增材制造经过中，六个显耀的加热和冷却速率阶段代表了粉末床不同热历史的六个不同位置。

图2 304L SS液滴快速凝固经过中双固液界面的高速同步x射线成像定量盘问。(a)全液态球形液滴快速凝固经过中的高速同步加快器x射线成像暗示图。代表性的x射线图像清楚了激光溶化液滴双固液界面的演变。比例尺尺寸为20µm。(b)球形液滴冷却时初固液界面的演变。以可检测凝固峰的外不雅为参照点。把柄凝固前沿的法向滋长标的估量了七个点的畅通轨迹，追踪了所有这个词凝固寿命。(c)第一次凝固峰后第二次迁徙界限的演变。追踪五个点来量化迁徙轨迹。(d)七个追踪场地在主要固液界面随时候的增长率。(e)五个追踪场地在第二次迁徙的固液界面上随时候的增长率。

图3 激光点焊后熔接区和热影响区的显微组织表征。(a)局部激光溶化措置后的晶粒描画的横截面EBSD图像。(b) a团结位置的截面描画相图，领路激光溶化措置后BCC和FCC相的漫衍情况。熔合区和热影响区晶界之间均存在BCC相。

图4 包晶相变经过中局部滋长口头暗示图。在快速凝固经过中，BCC和FCC相的局部滋长具有有用的潜热隐藏和溶质搀杂。如图所示为三相点处δ相的局部重熔和γ相的垂直滋长。

总而言之，盘问东说念主员原位径直不雅察了液态-BCC和液态-BCC- FCC的包晶调整，并取悦高速高差异率高能同步x射线衍射和成像仔细量化了及时包晶凝固：BCC和随后摇荡的FCC相在冷却旅途上的等温高原标明了三相点的包晶相变；BCC相和FCC相的滋长速率均保抓疏通的高涨趋势，最高可达0.14 m/s；时候差异FCC晶格d间距演化估量的δ形冷却速率峰值为2.39 × 104 K/s。这些原位不雅测终局标明，在非均衡条目下，BCC/FCC在三相区沿液相/BCC/FCC滋长，包晶反映经过中存在热烈的传热和溶质搀杂，包晶调整经过中存在有用的毫秒级热扩散。这些新发现存助于擢升对包晶凝固的意志，为金属增材制造的科学和工程应用提供更准确的相变能源学展望和凝固相结构考究限度。

关系盘问效果以“Revealing in-situ phase transition during laser additive manufacturing via high-speed synchrotron X-ray diffraction and imaging”为题发表在Materials Research Letters（Volume 12， 2024 – Issue 12）上，论文作家为熊良华等东说念主。

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MATER RES LETT：通过高速同步加快器x射线衍射和成像揭示激光增材制造经过中的原位相变

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