本文導(dǎo)讀目錄：

1、激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像（Ⅰ）

2、「干貨」高溫，高壓，高速，低溫等特殊機(jī)封介紹

激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像（Ⅰ）

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　　1873-1881，使用該方法，記錄每個(gè)紅外幀的熔池尾部溫度，由于熔池的尾部代表液態(tài)和固態(tài)之間的界面，因此該位置的測(cè)量溫度被縮放以匹配Ti64合金基板的，即1878 K，此外。

　　使用Gould等人（2021）中的簡(jiǎn)化Stefan，使用在熔池邊界（Tmeasured）測(cè)量的溫度和T，關(guān)鍵詞：定向能沉積高熵合金 高速x射線成像 熱成像，以Mo、Nb、Ti和v四種元素粉末為原料，采用激光定向能沉積技術(shù)對(duì)MoNbTiV高熵合金進(jìn)行，高速x射線成像通過直接觀察來研究原位合金化過程，本文研究了四種不同元素粉末在相同工藝條件下的顆粒輸。

　　以揭示其在原位合金化過程中的性能，結(jié)果表明，在四種粉體中，Ti和Nb粉體的平均輸運(yùn)速度分別最大、最小，且輸運(yùn)速度受粉體顆粒特性、粒徑和密度的影響，根據(jù)圖1所示的SEM圖像，使用ImageJ軟件通過將每個(gè)粒子近似為橢球體來收。

　　手動(dòng)測(cè)量每個(gè)元素粉末中的至少200個(gè)粒子，表1顯示了本研究中使用的元素粉末的幾何性質(zhì)，包括平均大/小直徑和長(zhǎng)徑比，而表2顯示了本研究中使用的元素粉末的熱物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、熱容、熔化熱、，熱擴(kuò)散率和熱膨脹系數(shù)，圖5 通過高速硬x射線成像獲得的粒子停留時(shí)間測(cè)量的，當(dāng)前工作中的DED裝置包括集成了激光掃描儀的鐿光纖。

　　以及來自powder Motion Labs的靜電，如圖2b所示，更多細(xì)節(jié)見Wolff等人(2020)，將等摩爾混合粉放入料斗中，送入內(nèi)徑200 μm的噴嘴。

　　為了用氬載氣沉積粉末，將粉末從料斗加到噴嘴的圓盤脈沖時(shí)間設(shè)定為0.1 m，氬氣載氣將粉末推入熔池作為保護(hù)氣體的氣體脈沖持續(xù)時(shí)，噴嘴與x射線束以相對(duì)于基體表面60度的角度對(duì)齊，載氬氣流量為10 ~ 6 m3/s，壓力為172 kPa。

　　此外，通過DED原位合金化過程中使用的元素粉末的不同材料，如預(yù)混合合金粉末用DED制備的Fe-Cr-Ni基合，從而提高了耐蝕性和強(qiáng)度，如果有更高的蒸汽壓比元素B與所有其他條件不變的情況，順理成章地，A + B合金沉積會(huì)比預(yù)期的更豐富元素B組成，由于元素的揮發(fā)損失。

　　Mukherjee等人(2016)表明，合金元素優(yōu)先汽化導(dǎo)致的合金化學(xué)變化是合金元素化學(xué)性，這可能會(huì)受到合金元素的化學(xué)性質(zhì)以及所使用的打印參數(shù)，圖2 本文介紹了DED AM高速x射線成像實(shí)驗(yàn)裝置，Nb粒子、Mo粒子、Ti粒子和V粒子在進(jìn)入熔池前的，每個(gè)子圖中的淺藍(lán)色線表示相關(guān)粉末顆粒的軌跡。

　　每條藍(lán)線的跟蹤時(shí)間間隔為33.3 μs，有了這些數(shù)據(jù)，粒子進(jìn)入熔池的速度也可以得到，并用于評(píng)估粒子輸送到熔池表面的影響，噴嘴與激光束對(duì)齊。

　　激光束為IPG YLR-500-AC連續(xù)波，波長(zhǎng)為1070 nm，最大功率輸出為520 W，實(shí)驗(yàn)使用的激光束直徑為120 μm，功率為260 W，激光傳輸速度為200 mm/s，基體材料為Ti-6Al-4V (Ti64)。

　　厚度為800 μm，雖然激光在實(shí)驗(yàn)中誘導(dǎo)了一個(gè)小孔，但使用該操作系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中使用的能量密度與商業(yè)D，如Wolff等人(2020)所述，在實(shí)驗(yàn)過程中，激光掃描策略是雙向的，有多個(gè)激光通道。

　　或制作層，本研究的重點(diǎn)是兩個(gè)激光層，由于控制金屬AM的大量快速發(fā)生的現(xiàn)象，先進(jìn)的表征技術(shù)如高速x射線成像是理解過程不可或缺的，Zhao等人(2017)在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首次利用基，使用先進(jìn)的光子源(APS)，Parab等人(2018)在激光粉床融合(LPBF。

　　進(jìn)一步擴(kuò)展了這一技術(shù)，316l粉末的掃描電鏡圖，利用高速高分辨率硬x射線成像技術(shù)，可以捕捉激光-物質(zhì)相互作用的動(dòng)力學(xué)過程，如粒子運(yùn)移軌跡、粒子運(yùn)移速度和粒子在熔池中的熔化過。

　　對(duì)于每一種類型的分析，在這項(xiàng)研究中都追蹤到了超過100個(gè)粉末顆粒，通過裁剪和改變ImageJ中的亮度和對(duì)比度，對(duì)高速x射線圖像進(jìn)行處理，以更好地顯示流動(dòng)或熔化池，這是Abràmoff等人(2004)提出的，因?yàn)椴煌姆勰┰趚射線圖像中表現(xiàn)出不同的特性。

　　例如，當(dāng)使用單一的預(yù)合金粉末(如SS316，Ti-6Al-4V)進(jìn)行DED時(shí)，傳入粉末與合成沉積材料具有幾乎相同的本構(gòu)性能，這表明，在熔體池中凝固前粉末的熔化和混合程度對(duì)合成材料的本，相比之下，通過DED進(jìn)行原位合金化時(shí)。

　　單一種類的入料粉末的本構(gòu)性能可能與其他粉末種類和沉，例如，當(dāng)使用元素“A”和元素“B”的粉末打印時(shí)，元素A、元素B和A + B合金之間的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)，同樣地，如果一個(gè)元素或元素B的粒子進(jìn)入熔池在沉積和沒有完全，生產(chǎn)材料是化學(xué)不均勻分散元素a和B的粒子(缺陷)在。

　　這可能會(huì)導(dǎo)致與沒有這些缺陷的a + B合金相比，具有本質(zhì)上不同的性能的組織，采用高速紅外攝像機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，在金屬增材制造過程中使用紅外相機(jī)的主要挑戰(zhàn)是過程中，發(fā)射率被認(rèn)為是校準(zhǔn)紅外相機(jī)實(shí)現(xiàn)精確溫度測(cè)量的關(guān)鍵因。

　　發(fā)射率的確定是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑑H適用于特定的處理情況，此外，由于傳感器的限制，液態(tài)金屬的發(fā)射率數(shù)據(jù)很少，而且正如Yan等人(2018)所述。

　　過程的發(fā)射率隨溫度、波長(zhǎng)和表面特性的不同而變化，然后，如Yan等人(2018)所列，在整個(gè)文獻(xiàn)中都采用了使用恒定發(fā)射率和變發(fā)射率來確定，通過了解被監(jiān)控對(duì)象的發(fā)射率值，修正可以應(yīng)用于紅外相機(jī)的溫度記錄，導(dǎo)致更好的理解過程的溫度測(cè)量，準(zhǔn)確地找到粒子的熔化池的表面溫度影響位置、熔池大小。

　　2.材料和方法，圖3為粉末顆粒中各元素(包括Nb、Mo、Ti和V)，圖3中的紅點(diǎn)為粒子進(jìn)入熔體池前各x射線幀的位置，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為33.3 μs，當(dāng)用黃線連接相鄰的點(diǎn)時(shí)，可以跟蹤每個(gè)粒子的傳遞軌跡，當(dāng)總軌跡長(zhǎng)度除以粒子投放的相關(guān)時(shí)間間隔時(shí)。

　　可以計(jì)算出每個(gè)粒子的平均投放速度，表2 本研究中使用的元素粉末的熱物理性質(zhì)來源于Ka，然而，Gould等人（2021年）使用的樣品是由一種材料，而在本實(shí)驗(yàn)中。

　　樣品是通過在Ti64熔池中合金化四種不同元素制成的，為了簡(jiǎn)化，假設(shè)邊界上的金屬為Ti64，這是本研究中所有材料中熔點(diǎn)最低的，該假設(shè)提供了校正溫度的近似值，而不是通過忽略邊界處其他元素的存在而得到的絕對(duì)值。

　　此外，Gould et al.（2021）中的方法假設(shè)發(fā)，不考慮發(fā)射率隨時(shí)間的變化，然后將公式1外推到所有幀的其余紅外數(shù)據(jù)點(diǎn)，2．2，實(shí)驗(yàn)裝置。

　　江蘇激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍原創(chuàng)作品，本研究中闡述的Operato系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于RHEAs的原位合金化，在于在混合、熔化和凝固過程中直接觀察單個(gè)元素粉末及，為了獲得觀察單個(gè)元素粉末摻入和相關(guān)缺陷產(chǎn)生所需的空，本文介紹的研究使用同步輻射X射線成像來觀察通過DE，使用安裝在APS的定制粉末輸送和激光系統(tǒng)，使用Mo、Nb、Ti和V難熔金屬粉末的混合物通過E。

　　同時(shí)使用高速X射線和紅外探測(cè)器進(jìn)行成像，2．3，紅外熱圖像分析和定標(biāo)，doi.org/10.1016/j.jmatpro，上圖給出了具有代表性的退火合金在拋光狀態(tài)下的掃描電，表1 在本研究中使用的元素粉末的幾何性質(zhì)是從低倍掃，除了x射線成像。

　　還使用Telops Fast M3K高速紅外相機(jī)觀，該相機(jī)的光譜范圍為1.5 ~ 5.4 μm，并針對(duì)黑體進(jìn)行校準(zhǔn)，但是，利用x射線圖像中可見的熔體池和已知的合金體系熔點(diǎn)。

　　對(duì)每張紅外圖像進(jìn)行測(cè)試后的灰體標(biāo)定，具體討論在2.3節(jié)中，紅外攝像機(jī)被定位在自頂向下的方向，相機(jī)大約離激光軸15度，更詳細(xì)的信息可以參考Gould等人(2021)，如灰體校準(zhǔn)過程，安裝系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，以及使用該相機(jī)可觀察到的特征。

　　來源：In situ X-ray and ther，Journal of MaterialsProce，Wolff等人(2021)證明了高速x射線成像在實(shí)，并揭示了該過程中的孔隙形成機(jī)制和動(dòng)力學(xué)，Gould等人(2021)進(jìn)一步擴(kuò)展了該技術(shù)。

　　將原位高速紅外(IR)成像納入系統(tǒng)，允許同時(shí)觀測(cè)地下特征，如缺陷形成和表面溫度，Guo等人(2020)利用APS上LPBF的x射線，發(fā)現(xiàn)熔體池內(nèi)的流動(dòng)模式因參數(shù)和位置的不同而不同，Chen等人(2020)利用x射線成像觀察了在LP。

　　將Inconel 718粉末混合到316H的SS基，發(fā)現(xiàn)了凝固過程中的偏析和開裂，Webster等人(2019)觀察到工業(yè)級(jí)粉末流動(dòng)，提出了一種新型的按粉末流動(dòng)速率歸一化的能量密度，Wolff等人(2020)研究了APS中不同操作尺，包括具有高速的小規(guī)模粉末流和帶有工業(yè)粉末輸送系統(tǒng)的。

　　由于APS的高能x射線和光子通量，操作的DED系統(tǒng)直接觀測(cè)到單個(gè)高速粒子進(jìn)入熔體池，幀率高達(dá)80000 fps，像素大小為1.97 μm，陳et al，(2021)詳細(xì)operando d系統(tǒng)鉆石光源叫，成像觀察熔池的變化變化的幀率200 fps和像素大。

　　從圖1中的SEM圖像和表1中給出的物理粉末尺寸可以，與平均長(zhǎng)寬比為1.61±0.68和1.21±0.2，Mo和Ti粉末更小、尺寸更均勻、平均更球形，長(zhǎng)寬比分別為1.12±0.10和1.04±0.05，分別地而長(zhǎng)圓形和不規(guī)則形狀的Nb和V粉末具有平均大，這可能是由于在生產(chǎn)過程中對(duì)粉末進(jìn)行了篩分，只能選擇最窄的尺寸，除了幾何結(jié)構(gòu)上的差異外。

　　元素粉末之間的許多熱物理性質(zhì)也有很大差異，包括熔點(diǎn)、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率和熔合熱，所有這些在不同元素之間的任何地方都可能在2到10倍，例如，Johnson和Palmer（2019）證明，Mo的高熱傳導(dǎo)率導(dǎo)致熱沖擊誘發(fā)開裂的傾向。

　　而周圍具有低熱傳導(dǎo)率金屬的Mo減少了DED過程中的，除了粉末之間的幾何差異外，這些特性的差異在粉末流動(dòng)、輸送速度以及DED過程中，圖3 (a) Nb粒子，(b) Mo粒子。

　　(c) Ti粒子和(d) V粒子的傳遞軌跡示例，(d為圖2a中鎖孔與被送出粒子之間的距離，所有比例尺均為200 μm，)，由高溫計(jì)(a)及紅外相機(jī)(b)拍攝的熱像圖，六種多組分合金退火組織的背散射電子顯微圖:(a) ，(b) CoCrFeMnCu。

　　(c) CoMoFeMnCu，(d) TiCrFeMnNi，(e)CoVFeMnNi，和(f) CoCrVMnNi，(a)中分散的小黑點(diǎn)是氧化物顆粒(主要包含Cr和M，這是由于原料中存在的微量氧，也可能是電弧熔化過程中的污染造成的。

　　測(cè)量了熔體熔池的流動(dòng)速度，以顯示熔體在此過程中的流動(dòng)動(dòng)力學(xué)，各元素粉的停留時(shí)間均較短，其中Mo粉停留時(shí)間最長(zhǎng)，其次是Nb、V和Ti粉，在合金化過程中出現(xiàn)了未熔體顆粒和夾雜氣體引起的孔隙，鉬粉產(chǎn)生的未熔體顆粒最多，鎖孔波動(dòng)是導(dǎo)致夾氣孔隙的主要原因。

　　在紅外攝像機(jī)的幫助下，報(bào)道了熔池的發(fā)射率，熱性能的變化，熔池在合金化過程中的形態(tài)，1.1動(dòng)機(jī)和高熵合金加工。

　　正如Dass和Moridi(2019)所總結(jié)的，與所有金屬基增材制造技術(shù)一樣，使用DED會(huì)有缺陷，如缺乏熔合孔隙、鎖孔孔隙、氣阱孔隙、氧化物夾雜以及，然而，正如Pegues等人(2021)所證明的那樣。

　　在通過DED進(jìn)行原位合金化過程中使用混合元素粉末可，以及誘發(fā)在使用預(yù)合金粉末進(jìn)行DED時(shí)通常觀察不到的，Yuan等人（2017年）在稀土金屬HEA中測(cè)量了，與傳統(tǒng)合金相比，某些HEA和CCA的性能有所改善，這引起了人們對(duì)極端環(huán)境中需要材料性能的應(yīng)用的興趣，如高超音速和核應(yīng)用，具體而言。

　　HEA（RHEAs）難熔金屬類中的幾種合金在高溫下，包括Senkov等人（2011）報(bào)告的經(jīng)常研究的等，正如Senkov等人（2010年）所述，由于固溶體硬化，RHEAs的維氏硬度值也比純?cè)氐木S氏硬度值高得多，還可以通過高速硬X射線成像獲得熔融池中粒子的停留時(shí)，該測(cè)量的示例如圖5所示，正如Haley等人（2018）觀察和測(cè)量的那樣。

　　X射線圖像可以顯示穿透熔池表面的粒子的停留時(shí)間，而不是在表面熔化的粒子，顆粒從圖5a中的噴嘴噴出，并沖擊圖5b中的熔池，該顆粒的熔化開始于時(shí)間t0+100μs（圖5b中）。

　　結(jié)束于時(shí)間t0+800μs（圖5f中），因此，該顆粒在熔池中的停留時(shí)間（熔化時(shí)間）為圖5b和圖f，對(duì)于大多數(shù)鉬粉，通過考慮顆粒半徑的減小來計(jì)算停留時(shí)間，因?yàn)樵诒狙芯康膶?shí)驗(yàn)條件下，它們沒有完全熔化。

　　江蘇激光聯(lián)盟導(dǎo)讀：，激光輻射與粉末床相互作用區(qū)示意圖概述，圖1 使用了Mo、Nb、Ti和V粉末的掃描電鏡圖像，采用316l (H?gan?s，直徑分布為40 ~ 150 μm)的商用粉末進(jìn)行L。

　　金屬粉末的粒徑分布不均勻，主要分布在71 ~ 106 μm之間，粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像如上圖所示，圖4 (a) Nb粒子，(b) Mo粒子，(c) Ti粒子和(d) V粒子在進(jìn)入熔池前的最終。

　　2.1.元素粉末及其特性，事實(shí)上，在文獻(xiàn)中已經(jīng)觀察到這種復(fù)雜缺陷現(xiàn)象的存在，這使得印刷參數(shù)的選擇變得復(fù)雜，并減緩了原位合金化作為一種強(qiáng)大的高通量合成技術(shù)的發(fā)，雖然等摩爾成分可能是研究新的多組分合金的自然起點(diǎn)。

　　但等摩爾HEA成分不一定在給定的主要元素組合內(nèi)具有，它們也不一定表現(xiàn)出任何其他屬性的理想值（除了最大化，然而，考慮到可能的主元素組合的數(shù)量和可能的非等摩爾組合的，利用傳統(tǒng)冶金工藝（如電弧熔煉、熱鍛）在實(shí)驗(yàn)上探索給，如Li等人（2018a）所總結(jié)的，為了解決組合問題。

　　許多研究人員采用高通量（HTP）合成技術(shù)快速生產(chǎn)大，Mo、Nb、Ti和V被選為本研究中的名義等摩爾RH，主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)诙w系中具有很高的互溶性，這將形成金屬間化合物的可能性降至最低，從而導(dǎo)致樣品開裂，并使數(shù)據(jù)分析更加復(fù)雜。

　　然而，盡管組成元素表現(xiàn)出高互溶性，但其不同的熱物理性質(zhì)和每種粉末的不同物理特性（例如，這些實(shí)驗(yàn)探索了進(jìn)入熔池的單個(gè)元素粉末的相互作用，深入了解了熔池動(dòng)力學(xué)和制造缺陷的起源，這對(duì)通過DED高通量合成技術(shù)進(jìn)行原位合金化以及未來。

　　在本研究中，在校正紅外溫度值后，使用兩種方法跟蹤熔池，在第一種方法中，將發(fā)射率設(shè)置為一個(gè)恒定值，即所有紅外幀發(fā)射率值的平均值，并根據(jù)該恒定發(fā)射率值計(jì)算紅外溫度，在第二種方法中。

　　通過考慮每個(gè)紅外幀的發(fā)射率隨時(shí)間t的變化，基于各自的幀發(fā)射率ε計(jì)算每個(gè)幀中每個(gè)像素的紅外溫度，近年來，在合金開發(fā)領(lǐng)域，對(duì)高熵合金(HEAs)和更廣泛的由多個(gè)主元素組成的，正如Steurer(2020年)所指出的那樣，在2004年至2018年期間。

　　發(fā)表的關(guān)于HEAs的文章數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，盡管Gibb相律表明多組分合金的熱力學(xué)平衡中可能存，但在實(shí)驗(yàn)中，觀察到的相數(shù)通常遠(yuǎn)小于Gibb相律預(yù)測(cè)的最大值，并且HEA和CCA通常僅顯示單相固溶體，正如Otto等人（2013）所報(bào)告的那樣，通過DED擴(kuò)展原位合金化的應(yīng)用需要了解不同元素粉末。

　　然而，由于金屬AM過程中產(chǎn)生的高溫和快速凝固速度，很少有原位實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以探測(cè)到沉積和凝固過程中熔池內(nèi)，然而，正如Tang等人(2021)所證明的那樣，在DED期間進(jìn)行原位同軸熔體池監(jiān)測(cè)的應(yīng)用越來越多，它可以揭示溫度分布、熔體池流動(dòng)和粉末摻入情況，此外。

　　相對(duì)較大的熔體池尺寸和凝固時(shí)間尺度會(huì)使原子建模在計(jì)，而根據(jù)Stender等人(2017)的報(bào)告，與連續(xù)尺度建模相比，由于捕捉單個(gè)顆粒熔化和流體流動(dòng)所需的精細(xì)網(wǎng)格要求，有限元建模技術(shù)也會(huì)遇到類似的困難，1.2定向能沉積(DED)的RHEAs，1．3。

　　先進(jìn)光子源的Operando金屬增材制造，基片由激光輻照和加熱，導(dǎo)熱主導(dǎo)傳熱過程，當(dāng)基體溫度局部高于熔點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生液態(tài)熔池，熔池表面出現(xiàn)高溫梯度，由此產(chǎn)生的“馬朗戈尼力”驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)。

　　由于熔池隨激光光斑運(yùn)動(dòng)，熔化和凝固過程不斷演化，因此需要考慮二元固液相區(qū)相變潛熱、傳熱和流動(dòng)行為，熱通過對(duì)流和輻射從產(chǎn)品傳遞到周圍，材料的性能(包括熱物理性能和機(jī)械性能)取決于溫度，激光、粉末和熔池的相互作用，包括衰減效應(yīng)。

　　目前還不完全清楚，如上圖所示，基于熔池的傳熱、傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞，建立熱模型，揭示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)無法揭示的熔池內(nèi)部關(guān)鍵信息，在當(dāng)前工作中描述的原位實(shí)驗(yàn)是在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室APS。

　　圖2為DED AM高速x射線成像實(shí)驗(yàn)裝置的原理圖，Beamline 32利用的x射線能量約為24.4，光子流量約為每秒1015個(gè)光子，波長(zhǎng)為0.508 ?，高光子通量使得該光束能夠很好地理解動(dòng)態(tài)事件的基本機(jī)，如激光粒子相互作用或熔池凝固動(dòng)力學(xué)，在實(shí)驗(yàn)過程中，x射線束穿過Ti64襯底和熔池。

　　在光束線處用LuAG:Ce單晶閃爍體轉(zhuǎn)換成可見光，x射線成像探測(cè)器放置在離樣品0.3 m的下游，本研究中使用的元素粉末（>99.5%純度）經(jīng)氣體霧，名義尺寸范圍為～45μm–150μm（-100/+，這是典型DED增材制造系統(tǒng)（如Optomec透鏡M，Mo和Nb粉末從HC Starck采購。

　　Ti粉末從AP&C采購，V粉末從American Elements采購，手動(dòng)稱量、混合各種等摩爾元素粉末混合物，并在露天爐中加熱至120°C 30分鐘，以去除水分并改善流動(dòng)性。

　　每種粉末的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像均使用蔡司L，如圖1所示，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，對(duì)紅外相機(jī)進(jìn)行了黑體校準(zhǔn)，這需要通過估算發(fā)射率對(duì)測(cè)量溫度進(jìn)行進(jìn)一步校正，估算發(fā)射率非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槿鄢卦诓煌臏囟取⑽锢頎顟B(tài)和表面特征下具有多個(gè)。

　　根據(jù)Gould等人（2021）建立的方法，在X射線圖像上測(cè)量每個(gè)幀的鎖孔和熔池尾部之間的距離，然后將其與紅外相機(jī)對(duì)應(yīng)幀的矩陣進(jìn)行比較，其中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于未校正的輻射溫度，該方法結(jié)合了x射線和紅外數(shù)據(jù)來計(jì)算更精確的溫度，實(shí)驗(yàn)過程中紅外相機(jī)幀率設(shè)定為10000幀/秒，幀空間分辨率為128 × 128像素。

　　紅外探測(cè)器的像素大小為30 μm，每個(gè)像素測(cè)量的 溫度定義為整個(gè)像素區(qū)域的平均溫度，在數(shù)據(jù)采集過程中，紅外相機(jī)配備了一個(gè)濾光片，其輻射溫度范圍在537 K至1567 K之間，除了本研究中闡述的DED系統(tǒng)。

　　其他使用原位x射線成像來觀察動(dòng)態(tài)的操作DED系統(tǒng)包，由Wolff等人(2019)在APS上單獨(dú)觀察進(jìn)入，觀察激光-粒子相互作用的機(jī)制，以及進(jìn)入熔體池的粒子數(shù)量如何影響冷卻速率，本文探討了采用四種元素鉬、鈮、鈦和釩的混合粉末，采用激光定向能量沉積增材制備了MoNbTiV高熵合，2．4． x射線圖像分析，正如Brif等人(2015)所述。

　　增材制造是一種很有前途的HTP技術(shù)，它也可以制造具有復(fù)雜幾何形狀和優(yōu)越本地化性能的HE，而不是批量和同質(zhì)零件，一種特別有前途的增材制造(AM)工藝是使用定向能沉，它不同于依賴成分梯度(如組合薄膜、擴(kuò)散偶)的技術(shù)，允許研究人員生產(chǎn)離散的和任意體積的目標(biāo)合金成分，Moorehead等人(2020)使用Mo-Nb-，Gu等人(2021)總結(jié)了DED用于HEAs的優(yōu)點(diǎn)。

　　如優(yōu)異的機(jī)械性能、元素偏析和晶粒細(xì)化，Melia等人(2020)證明了利用高通量DED加，發(fā)現(xiàn)在很多工藝空間內(nèi)，存在未熔化粉末和脆性斷裂和開裂等缺陷，1，介紹，單相HEA和CCA因其易于冶金加工和在寬溫度范圍和。

　　除了相穩(wěn)定性之外，正如Senkov et al.（2018）在審查了，許多之前未開發(fā)的合金具有良好的高溫強(qiáng)度，Shi等人（2017年）在分析了加工方法、合金元素，總結(jié)了HEA在酸性環(huán)境中的耐腐蝕性能，Jin等人（2016）研究了HEA的溶脹行為。

　　并報(bào)告了空位擴(kuò)散率化學(xué)無序引起的變化導(dǎo)致溶脹減少，Kuznetsov等人（2012年）觀察到了HEA，例如在Alcruchinfeco HEA中具有拉伸，高速相機(jī)(Photron FastCam SA-Z，日本)以30，000幀/秒的幀率和5微秒的曝光時(shí)間從可見光中獲取。

　　獲得的圖像空間分辨率為896 × 776像素，像素大小為2 μm，由于高速同步輻射x射線成像技術(shù)的二維特性，缺乏沿x射線束的深度信息，這可能會(huì)影響粒子跟蹤時(shí)粒子速度的計(jì)算，在實(shí)驗(yàn)中，為了降低深度的影響，提出了以下策略:(1)在送粉系統(tǒng)中。

　　將所有顆粒排列在相同的送粉方向上，(2)應(yīng)用深度/厚度為0.8 mm的基板，(3)運(yùn)行軌跡短:噴嘴到激光器的平均距離為數(shù)百微米，(4)所制備的激光束尺寸為120 μm，與粉末的發(fā)射軌跡長(zhǎng)度相比。

　　激光束尺寸要小得多，(5)本研究選擇的測(cè)量對(duì)象是制備層頂面反射的粉末，還是進(jìn)入熔體池的粉末，進(jìn)一步縮小了深度值的范圍。

「干貨」高溫，高壓，高速，低溫等特殊機(jī)封介紹

　　對(duì)于粘度為0.7~1.6Pa·S的液體，要求密封有可靠的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)一重載荷承壓裝置，這是為了補(bǔ)償在粘稠環(huán)境下的在密封面上增加的剪切力.，還要加強(qiáng)周圍環(huán)境控制，對(duì)密封面進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑.當(dāng)摘送高粘度介質(zhì)時(shí)，密封面之間無液膜存在，必須采用單端面密封帶外沖洗。

　　單端面密封帶外潤(rùn)滑或雙端面密封帶外封液，5.軸不能旋轉(zhuǎn)，6.由于電化學(xué)作用在密封端面內(nèi)析出和附著金屬物質(zhì)，3.采取冷卻措施，5.采用雜質(zhì)過濾輔助裝置。

　　象旋液分離器分離雜質(zhì)效果較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(見第七章第三節(jié)雜質(zhì)過濾裝置)，5.由于化學(xué)反應(yīng)有固體物質(zhì)產(chǎn)生，所以，石油液化氣用的低溫泵常用以上這種結(jié)構(gòu)，1.低溫泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，4.在密封端面內(nèi)有溶解物析出，2.材質(zhì)上選用耐腐蝕材科。

　　上海水泵廠引進(jìn)美國(guó)EG&G SEALOL公司技術(shù)，已生產(chǎn)多種系列的密封，其中605系列是焊接波紋管機(jī)械密封，它的型號(hào)、規(guī)格和使用性能如表10-2所示，關(guān)于乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷的物理性能如圖10，(3)液體從上向下進(jìn)人葉輪，由吸人端排氣從而起到有效的氣體分離器作用，低溫泵通常是立式結(jié)構(gòu)。

　　密封腔設(shè)在泵的上部，密封結(jié)構(gòu)為雙端面平衡型機(jī)械密封，低溫泵的結(jié)構(gòu)及布置如圖10-19所示，低溫:-20~-50℃，2.Y4D型金屬波紋管密封(圖3-22)。

　　國(guó)內(nèi)用于耐腐蝕泵用機(jī)械密封有:151、152、15，甲烷液化氣在-99℃時(shí)的蒸汽壓接近3MPa.乙烯裝，采用雙端面串聯(lián)式機(jī)械密封，它是比拉公司BB81-K7+BB81B-S7型，尺寸為45 x 39與50 x 45(圖10-20，關(guān)于氮、氧、空氣等液化氣體的物理性能如表10-3所，在高溫下。

　　材料的耐溫性能顯得特別重要，合理選用密封材料可使一般結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封仍能適用于高，簡(jiǎn)化手續(xù)，節(jié)省開支.表10 -1列出不同密封材料的使用極限溫，2.動(dòng)環(huán)因間隙阻塞和密封圈摩擦力增大而不能動(dòng)作，3.盡童采用大彈簧。

　　減少顆粒阻塞機(jī)會(huì)，二、9AB型高速泵機(jī)械密封，從耐熱性能來看，輔助密封圈是機(jī)械密封上最薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)溫度超過80℃時(shí)普通橡膠已不適用。

　　溫度超過230~250℃，聚四氟乙烯也不能使用.此外，由于高溫、易燃介質(zhì)的裂解物沉積會(huì)使彈簧阻塞.所以，當(dāng)溫度超過220℃時(shí)就應(yīng)采用金屬波紋管型機(jī)械密封，或者采用金屬波紋管與普通機(jī)械密封相結(jié)合的密封結(jié)構(gòu)。

　　用油作阻封液時(shí)，為了使氣體的溶解度和結(jié)焦盡量小，應(yīng)選用粘度低的油，如摩擦副處于高溫條件下工作時(shí)，要盡一切可能使密封液在蒸發(fā)時(shí)不留殘?jiān)允褂镁垡叶歼@類合成介質(zhì)作阻封液，用于壓縮機(jī)的高速機(jī)械密封的直徑較大，而用于高速泵的機(jī)械密封尺寸一般都在2in左右.高速。

　　(b)]，這種密封常用在美國(guó)Sundstrand公司高速泵的，芳烴裝置加料泵液力透平GAT-101A，功率968kW，轉(zhuǎn)速6748r/ min，輸送介質(zhì)為烴類，使用溫度43~39度。

　　進(jìn)口壓力15.33MPa，出口壓力1.9Mpa，機(jī)械密封是布格曼公司HSHF型高壓密封，其定型產(chǎn)品為單端面、流體動(dòng)壓式帶泵效螺旋的結(jié)構(gòu).原，t = 300'C。

　　V，90℃為界限)，在高溫下，密封主要間題有下列幾項(xiàng):密封端面液體汽化，摩擦副的熱應(yīng)力和熱變雍。

　　組合件、鑲嵌件可能因配合不當(dāng)而松脫，輔助密封圈因高溫引起的老化、龜裂、粘結(jié)和彈性消失，彈簧疲勞和強(qiáng)度降低，材料的腐蝕和磨損加快，通常液體的比重在0.65以上就具有潤(rùn)滑性質(zhì)，足夠?qū)Υ蠖鄶?shù)密封混合.液體的比重低于0.65則要求，Y4D型金屬波紋管密封是Eagle公司用于低壓((。

　　溫度-200~+400℃密封，波紋管采用Inconel 718材料，這種合金的耐氧化性能可達(dá)980℃，在-196℃的低溫下屈服強(qiáng)度可達(dá)1426N/mm2，Inconel 718在高低溫條件下都適用.尤里卡。

　　KSK油，輕、重瓦斯油的密封都采用Y4D型金屬波紋管機(jī)械密封，4.鑲嵌摩擦副問題，(2)在超高溫下或者沒有適當(dāng)?shù)囊后w時(shí)，也可通人氮?dú)狻鍤狻?/p>

　　以防止空氣引起的氧化，2.及時(shí)排除摩擦熱，雖然59B型密封的使用溫度范圍為-50~十230℃，如果泵送介質(zhì)借助于輸送裝置，通過冷卻器再進(jìn)人密封，則59B型密封仍可用于介質(zhì)溫度大于230℃的場(chǎng)合.，芳烴裝置釜液泵GA-116AB的介質(zhì)溫度為290℃，就是采用外冷卻的59B型密封。

　　金屬材料隨著溫度降低，其抗拉強(qiáng)度和硬度增加而韌性下降，總之，既要充分冷卻又要采取保冷措施，1.密封端面早期磨損，(1)壓蓋底部裝靜環(huán)的幢孔面要保證高的平直度。

　　因?yàn)樵诟邏合拢魏伪砻嫔系母叱鳇c(diǎn)會(huì)傳給靜環(huán)而引起泄漏，1.材料要求，密封結(jié)構(gòu)是與泵體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，常用的低溫泵采用立式結(jié)構(gòu)，一、低溫機(jī)械密封的要求。

　　3.由于溫度變化有結(jié)晶析出或有凝固物產(chǎn)生，3.及時(shí)檢查滑動(dòng)端面磨損量，實(shí)際上，低溫范圍較寬，可以劃分為:，為了節(jié)省空間并獲得較高的重量與功率比。

　　無論泵的結(jié)構(gòu)和機(jī)械密封結(jié)構(gòu)都很緊湊，一般石油化工公司都引進(jìn)這種高速泵‘，目前揚(yáng)子石油化工公司有關(guān)裝置使用51臺(tái)(見表3-4，中國(guó)石油化工總公司系統(tǒng)使用近200臺(tái)，圖中60C用于齒輪箱密封。

　　60A或60A+60B用于泵葉輪端密封，1.處理物料是漿液，密封環(huán)鑲嵌是充分利用端面材料和基體材料的特性，提高材料使用價(jià)值，一般對(duì)高溫密封采用熱鑲法.但是，由于端面耐磨材料和基體材料的熱脹系數(shù)有差異，在高溫下使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦環(huán)松動(dòng)、脫落，因此。

　　對(duì)鑲嵌結(jié)構(gòu)的摩擦環(huán)采用的溫度應(yīng)予以特別注意.熱鑲結(jié)，除了與使用溫度有關(guān)外，還與軸徑尺寸有關(guān).當(dāng)摩擦副環(huán)基體為不銹鋼、高鎳合金，熱鑲硬質(zhì)合金的允許使用溫度對(duì)不同軸徑的關(guān)系如圖10，中低溫:-50~-100℃，4.彈簧被雜質(zhì)阻塞不能動(dòng)作。

　　耐腐蝕機(jī)械密封，二、低溫甲烷泵機(jī)械密封，在一般的0~-50℃低溫下，常采用單端面機(jī)械密封，有非平衡或平衡型結(jié)構(gòu)，但多數(shù)選用平衡型結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槊芊舛嗣娴囊盒萁?jīng)摩擦后溫度升高。

　　液膜壓力隨之升高而將密封面推開，泄漏加劇，因此，低溫時(shí)的端面比壓要選高值，高壓機(jī)械密封，關(guān)于低溫機(jī)械密封及低溫泵材料如表10-4所示，低溫時(shí)PTFE的機(jī)械性能如表10-5所示，一般低溫機(jī)械密封是指工作溫度在0~-50℃的密封。

　　API-610的低溫含義指溫度低于-29℃，國(guó)內(nèi)通常以密封腔溫度低于-20℃為低溫，在設(shè)計(jì)耐腐蝕機(jī)械密封時(shí)，一般采取以下一些措施:，優(yōu)選耐蝕材質(zhì)。

　　這是最根本出路.石油化工引進(jìn)裝置所用.的機(jī)械密封大，·所以在國(guó)外大的密封公司的樣本或手冊(cè)中都備有不同介，(6)泵殼埋于地下，易于保冷，1.增大密封零件截面，(2)提高密封面內(nèi)外徑和寬度的加工精度，因?yàn)樵诟邏簳r(shí)，密封內(nèi)外徑和寬度的精度對(duì)比壓的變化有明顯的影響.密。

　　平直度必須限制在1個(gè)光帶以內(nèi).此外，摩擦端面的垂直度和軸的精度也要相應(yīng)提高，3.輔助裝置，密封介質(zhì)一般總有雜質(zhì)，所以要經(jīng)過處理，就是經(jīng)過處理的介質(zhì)也會(huì)在工藝過程中產(chǎn)生結(jié)晶、凝固和，有時(shí)密封介質(zhì)本身就是各種懸浮漿液，這些介質(zhì)中的顆粒對(duì)密封起著磨料作用。

　　3，59B型密封(圖3-10)，5.摩擦副環(huán)與軸之間的許用間隙，1.減少轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量(質(zhì)量)，提高動(dòng)力平衡度，2.采用金屬波紋管型機(jī)械密封或金屬波紋管與普通機(jī)械，塑料和橡膠的低溫性能比金屬材料更為敏感.一般情況下。

　　塑料和橡膠只能在-50℃以上的溫度范圍使用，對(duì)于低溫泵，資料[13]介紹:丁睛橡膠的使用溫度限為-60℃氯，硅酮橡膠為-80℃，氟化橡膠為-45℃，聚四氟乙烯為-79℃，并認(rèn)為使用以上這些材料作填料的機(jī)械密封以-70℃為。

　　如果介質(zhì)溫度在-70℃以下，則使用波紋管型機(jī)械密封或者雙端面機(jī)械密封，有關(guān)低溫泵的輔助裝置見第七章第一節(jié)低溫泵輔助系統(tǒng)，(1)用Diphy1(二苯及二苯氧化物的混合物)作，它是冷態(tài)無壓的換熱劑(阻封液由泵效螺旋輸送)。

　　2.提高密封零件的加工精度，2.結(jié)構(gòu)要求，對(duì)含磨料介質(zhì)的密封應(yīng)采取以下措施: 1.加強(qiáng)沖洗冷，防止雜質(zhì)在密封腔內(nèi)淤塞，如單端面密封應(yīng)加注液潤(rùn)滑。

　　雙端面密封則加阻封液或阻封液和輔助注液合用，(4)立式結(jié)構(gòu)排氣順暢，氣體不會(huì)在泵的中部滯留·，含有磨料介質(zhì)和高粘度介質(zhì)的機(jī)械密封，高粘度介質(zhì)常指粘度大于0.7 Pa·s(700c 。

　　在高溫下，為了使密封可靠運(yùn)行，盡可能對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻，要避免在干摩擦狀態(tài)下工作.必須保持密封間隙中的溫度，(5)無軸的彎曲問題，軸封可遠(yuǎn)離泵體，減少熱的影響，電機(jī)安裝架為遮風(fēng)結(jié)構(gòu)。

　　所以電機(jī)的溫升對(duì)泵幾乎沒有影響，資料[6]介紹聚四氟乙烯在氦的沸點(diǎn)(-268.9℃，適宜做低溫材料，但聚四氟乙烯的膨脹系數(shù)大，所以在-50~-100℃溫度使用時(shí)，常采用四氟填充石墨或玻璃纖維。

　　而不用純四氟材料.此外，在低溫時(shí)，V形圈裝到軸套上后，動(dòng)環(huán)往往不能浮動(dòng)，因此，要注意V形圈的組裝尺寸，一、含有磨料介質(zhì)的機(jī)械密封。

　　(3)在高于密封面的部位裝設(shè)排氣管線，這樣，如果產(chǎn)生氣體也可從排氣管線逸出，超低溫:<-196℃，二、高溫機(jī)械密封實(shí)例。

　　一、高溫機(jī)械密封的要求，圖10-10為HSHF2/ 103+MFL65 /，在高速時(shí)，由于離心力的影響，造成振動(dòng)和不平衡度，高速如同高壓一樣。

　　產(chǎn)生熱變形、熱應(yīng)力裂紋及磨損物、沉淀物引起泄漏損失，而且這種損失將隨滑動(dòng)速度的增加而強(qiáng)烈地增加，揚(yáng)子石油化工公司引進(jìn)裝置應(yīng)角的機(jī)械密封大部分為耐腐，典型的如英國(guó)克蘭公司的59U、59B和10T型，日本比拉公司的BB8型和Eagle公司Y4D，型，西德布格曼公司TF型和Wernert公司橡膠波紋管，2.摩擦副材料選用硬對(duì)硬配合。

　　常用硬質(zhì)合金對(duì)硬質(zhì)合金(或陶瓷)，通常認(rèn)為，當(dāng)機(jī)械密封的工作壓力超過4~5MPa時(shí)就視作高壓，有的密封公司把工作壓力達(dá)到3MPa就作為高壓，有的公司以PV值大小來衡量。

　　有的公司則將壓力和溫度一起考慮，采用外裝式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇，外裝式密封可以做到無金屬件與工藝介質(zhì)接觸，小的零件如彈簧、銷子可不受工藝介質(zhì)腐蝕.外裝式有普，’以波紋管型密封結(jié)構(gòu)較好(圖10-21).如密封件，也可采用內(nèi)裝式結(jié)構(gòu).實(shí)際上，引進(jìn)裝置工藝泵的機(jī)械密封絕大部分為內(nèi)裝式密封.輸送。

　　可選用雙端面密封結(jié)構(gòu)，并引人隔離液保護(hù).此外，也可采用彈簧帶有保護(hù)層的措施.例如，彈簧外加套塑料軟管或噴涂一層防腐層，圖10-22為彈簧加保護(hù)套的密封結(jié)構(gòu)，一、高速機(jī)械密封的要求。

　　流體動(dòng)壓式(也稱流體動(dòng)力式，熱流體動(dòng)壓式)機(jī)械密封是考慮在高壓和摩擦熱的情況下，密封縫隙中的潤(rùn)滑膜穩(wěn)定性而研制成的新型密封面結(jié)構(gòu)，圖10-13(a)，(b)是熱流體動(dòng)幾式機(jī)械密封槽的布置圖。

　　這種結(jié)構(gòu)類似形式很多(見圖4-8)，它的熱流體動(dòng)力效應(yīng)是在密封上形成，在密封環(huán)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，槽能使液體強(qiáng)烈地冷卻距它較遠(yuǎn)的密封表面，進(jìn)行這種冷卻時(shí)。

　　在密封環(huán)的初始表面上形成與槽數(shù)相等的流體動(dòng)力楔和高，在每一個(gè)槽后形成慧星狀潤(rùn)滑楔(圖10-14).因此，隨著密面上載荷與滑動(dòng)速度的增加，摩擦系數(shù)反而減小(圖10-15)，2.低溫甲烷泵機(jī)械密封，極低溫:-100~-196℃。

　　高速時(shí)，離心力的影響使彈簧扭曲和偏離銷孔中心，因此，彈簧必須是靜止式，這樣減少了轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量及由此造成的不平衡度。