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Abnormal interfacial bonding mechanisms of multi-material additive-manufactured tungsten-stainless steel sandwich structure

引用

International Journal of Extreme Manufacturing 2022年第2期4卷 113-128页

作者： Chao Wei Heng Gu Yuchen Gu Luchao Liu Yihe Huang Dongxu Cheng Zhaoqing Li Lin Li Laser Processing Research Centre Department of MechanicalAerospace and Civil EngineeringThe University of ManchesterManchester M139PLUnited Kingdom School of Mechanical Engineering Jiangsu UniversityZhenjiangPeople’s Republic of China College of Engineering Swansea UniversitySwansea SA18ENUnited Kingdom

Tungsten(W)and stainless steel(SS)are well known for the high melting point and good corrosion resistance *** W-SS structures would offer potential applications in extreme *** this study,a SS→W→SS sandwich structure is fabricated via a special laser powder bed fusion(LPBF)method based on an ultrasonic-assisted powder deposition *** characterization of the SS→W interface and W→SS interface was conducted,including microstructure,element distribution,phase distribution,and nano-hardness.A coupled modelling method,combining computational fluid dynamics modelling with discrete element method,simulated the melt pool dynamics and solidification at the material *** study shows that the interface bonding of SS→W(SS printed on W)is the combined effect of solid-state diffusion with different elemental diffusion rates and grain boundary *** keyhole mode of the melt pool at the W→SS(W printed on SS)interface makes the pre-printed SS layers repeatedly remelted,causing the liquid W to flow into the sub-surface of the pre-printed SS through the keyhole cavities realizing the bonding of the W→SS *** above interfacial bonding behaviours are significantly different from the previously reported bonding mechanism based on the melt pool convection during multiple material *** abnormal material interfacial bonding behaviours are reported for the first time.

关键词： multi-material additive manufacturing laser powder bed fusion interfacial bonding element diffusion keyhole mode

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