316L 钢选择性激光熔化中的表面张力驱动 Benard 对流及独特亚晶胞状微观结构
应用物理
2018-01-08 v1 材料科学
摘要
在一些特定合金（316L、Al-Si、Co-Cr-Mo）的选择性激光熔化 (SLM) 中发现了独特的亚晶图案，亚微米尺度的胞状、拉长胞状或甚至带状结构总是共存于单个宏观凝固晶粒内部。此外，胞状结构呈六边形、五边形和正方形胞状图案对称分布，其胞尺寸仅约 1{\mu}m。本文给出了单层与块体 316L SLM 实验，揭示了这些亚晶胞状微观结构的形成机制。复杂的胞状亚微米图案是由固/液 (S/L) 界面（即所谓糊状区）前方受复杂温度与表面张力梯度影响的局部对流和 B\'enard 不稳定性所形成的。换言之，发生在 S/L 界面的这种非线性自组织现象（B\'enard 不稳定性）叠加于宏观晶粒凝固过程之上，从而形成亚晶图案/结构以及元素微观偏析。这一简洁而统一的解释可推广至其他由 SLM 形成的共晶合金，如 Al-Si 体系。
引用
@article{arxiv.1801.01408,
title = {The surface-tension-driven Benard conventions and unique sub-grain cellular microstructures in 316L steel selective laser melting},
author = {Xin Zhou and Yuan Zhong and Zhijian Shen and Wei Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.01408},
year = {2018}
}
备注
32 pages, 20 figures