- عنوان کتاب: Laser Direct Energy Deposition 3D Printing of Superalloys
- نویسنده: Xiaoqi Chen, Ze Chai, Xiaoqiang Zhang
- حوزه: چاپ سه بعدی
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 334
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 35.9 مگابایت
همگرایی تولید افزایشی و سوپرآلیاژهای پایه نیکل، تغییر الگویی را در تولید قطعات با ارزش بالا، به ویژه برای توربینهای هوافضا، سیستمهای انرژی، کاربردهای حیاتی تعمیر و نگهداری، تسریع کرده است. کتاب «چاپ سهبعدی سوپرآلیاژها با رسوب مستقیم انرژی لیزری» حاصل یک دهه تحقیقات کاربردی نویسندگان است که به طور سیستماتیک به چالشهای اساسی در مدلسازی و بهینهسازی فرآیند، کنترل ریزساختار و افزایش عملکرد مکانیکی برای استقرار در مقیاس صنعتی میپردازد. این کتاب با مقدمهای جامع بر فناوریهای تولید افزایشی آغاز میشود که اصول اساسی، توسعه، طبقهبندیها، کاربردها و روندهای نوظهور آنها را پوشش میدهد (فصل 1). فصل 2 مروری بر سوپرآلیاژهای تقویتشده با محلول و رسوبی تولید شده به صورت افزایشی و کاربردهای آنها، با تمرکز بر ویژگیهای ریزساختاری منحصر به فرد آنها و خواص مکانیکی ناهمسانگرد حاصل، ارائه میدهد. فصل 3 یک روششناسی شبکه عصبی مبتنی بر فیزیک ارائه میدهد که فیزیک انتقال حرارت را به عنوان محدودیت در تابع زیان در نظر میگیرد و ضریب انتشار حرارتی را به عنوان یک پارامتر قابل یادگیری در نظر میگیرد. این روششناسی ترکیبی مبتنی بر فیزیک، پیشبینیهای دقیق سهبعدی میدان دما را برای رسوب چند لایه Inconel 718 امکانپذیر میکند و از قابلیت تفسیر و کارایی محاسباتی برتر برخوردار است. فصل ۴، همبستگیهای ریاضی بین هندسه رسوب، دمای حوضچه مذاب و پارامترهای فرآیند را برای توسعه استراتژیهای بهینهسازی کمی برای ارتفاع بالابری محور Z، توان لیزر و سرعت اسکن ایجاد میکند – که به طور مؤثر به مسائل ضخامت لایه رسوب ناهموار در اینکونل ۷۱۸ میپردازد. فصل ۵ مدلهای تصمیمگیری جامعی را توسعه میدهد که شامل یک مدل XGBoost مبتنی بر داده، یک مدل استنتاج معکوس و یک مدل تطبیق گام همپوشانی افقی است تا تعیین پارامتر کارآمد در رسوب انرژی مستقیم لیزر را امکانپذیر سازد. فصل ۶ یک استراتژی رسوب انرژی لیزر گرادیان جدید را معرفی میکند که فازهای لاوه زنجیره بلند درشت را میشکند، دانههای ماتریس را اصلاح میکند، جدایش میکرو را کاهش میدهد و خواص مکانیکی دیوارههای نازک اینکونل ۷۱۸ را افزایش میدهد. فصل ۷ تأثیر پارامترهای انرژی لیزر گرادیان را بر تجمع حرارتی، سرعتهای خنکسازی، ویژگیهای ماکروسکوپی، ویژگیهای ریزساختاری و خواص مکانیکی دیوارههای نازک اینکونل ۷۱۸ تولید شده بیشتر توضیح میدهد. فصل ۸ به بررسی تکامل ریزساختاری پس از عملیات حرارتی و عملکرد مکانیکی دیوارههای نازک اینکونل ۷۱۸ رسوب داده شده با توان ثابت لیزر و گرادیان لیزر، که در معرض پیرسازی مستقیم، عملیات محلولی به همراه پیرسازی، یا همگنسازی به همراه عملیات محلولی به همراه پیرسازی قرار گرفتهاند، میپردازد. فصل ۹، رسوبگذاری به کمک ارتعاش اولتراسونیک را برای کنترل ریزساختار و افزایش عملکرد مکانیکی اینکونل ۷۱۸ معرفی میکند و با استفاده از شبیهسازیهای چندفیزیکی، نقش سونوگرافی را در جریان حوضچه مذاب و انتقال حرارت آشکار میسازد. فصل ۱۰ به طور سیستماتیک مکانیسمهای ترکخوردگی، معیارهای حساسیت و سرکوب را بررسی میکند… فصل ۱۱ ساختارهای دندریتی ستونی، اجزای فازی و مکانیسمهای ترکخوردگی را در رسوبگذاری انرژی مستقیم لیزر اینکونل ۷۳۸LC – یک سوپرآلیاژ دشوار برای جوشکاری با محتوای بالای Al/Ti – بررسی میکند. فصل ۱۲ از تکنیکهای توصیف پیشرفته چندمقیاسی برای ایجاد همبستگیهای کمی بین پارامترهای فرآیند و ترکخوردگی ذوبی/حالت جامد استفاده میکند و دستورالعملهایی را برای به حداقل رساندن نقص در رسوبگذاری اینکونل ۷۳۸LC ارائه میدهد. در نهایت، فصل ۱۳، هتروساختارهای لایهای دوفلزی را از طریق رسوب متناوب IN738 و IN718 ارائه میدهد که برای سرکوب ترکخوردگی و افزایش عملکرد مکانیکی در رسوب انرژی مستقیم لیزری سوپرآلیاژهای دشوار جوشکاری طراحی شدهاند. این کتاب روشها و تکنیکهایی را برای پیادهسازی فرآیندهای قوی رسوب انرژی هدایتشده با لیزر (L-DED) در اختیار مهندسان مواد و تولید قرار میدهد. این کتاب دانشجویان تحصیلات تکمیلی در این زمینهها را از طریق مدلهای تجربی معتبر، به درک دقیقی از روابط فرآیند-ساختار-ویژگی مجهز میکند، در حالی که روشهای پیشرفتهای را برای پیشبرد الگوهای تحقیقاتی به دانشگاهیان ارائه میدهد. مفاهیم پیچیده با حداقل پیشنیازها توضیح داده میشوند و دسترسی به مطالب را بدون از دست دادن عمق فنی تضمین میکنند. نویسندگان مایلند از همه اعضای تیم به خاطر کمکهای ارزشمندشان به این کتاب صمیمانه تشکر کنند. این افراد شامل دکتر زی چای، دانشجوی سابق فوق دکترا، به خاطر نقشش در نظارت مشترک بر پروژههای تحقیقاتی تحصیلات تکمیلی؛ دانشجویان سابق دکترا، شیائوکیانگ ژانگ، لومینگ شو و بو پنگ؛ و دانشجویان سابق کارشناسی ارشد، جیبینگ شی و آنکی وانگ هستند. تعهد آنها به تحقیقات پیشرفته در به ثمر رساندن این پروژه کتاب نقش بسزایی داشته است. علاوه بر این، نویسندگان مایلند از ویراستاران CRC Press به خاطر راهنماییهای حرفهایشان در طول فرآیند آمادهسازی کتاب، قدردانی کنند.
The convergence of additive manufacturing and nickel-based superalloys has catalyzed a paradigm shift in high-value component manufacturing, particularly for aerospace turbines, energy systems, critical maintenance and repair applications. Laser Direct Energy Deposition 3D Printing of Superalloys consolidates a decade of the authors’ translational research systematically addressing fundamental challenges in process modelling and optimization, microstructure control, and mechanical performance enhancement for industrial-scale deployment. This book begins with a comprehensive introduction to additive manufacturing technologies covering their fundamental principles, development, classifications, applications, and emerging trends (Chapter 1). Chapter 2 provides an overview of additively manufactured solution- and precipitationstrengthened superalloys and their applications, with a focus on their unique microstructural features and resulting anisotropic mechanical properties. Chapter 3 presents a physics-informed neural network methodology that incorporates heat transfer physics as constraints within the loss function, treating the thermal diffusion coefficient as a learnable parameter. This physics-guided hybrid methodology enables accurate 3D temperature field predictions for Inconel 718 multi-layer deposition, boasting superior interpretability and computational efficiency. Chapter 4 establishes mathematical correlations between deposition geometry, molten pool temperatures, and process parameters to develop quantitative optimization strategies for Z-axis lift height, laser power, and scanning speed—effectively addressing uneven deposition-layer thickness issues in Inconel 718. Chapter 5 develops comprehensive decision-making models, comprising a data-driven XGBoost model, a reverse inference model and a horizontal overlap step matching model, to enable efficient parameter determination in laser direct energy deposition. Chapter 6 introduces a novel gradient-laser-power deposition strategy that breaks coarse long-chain Laves phases, refines matrix grains, alleviates micro-segregation, and enhances mechanical properties of Inconel 718 thin walls. Chapter 7 further elucidates the influence of gradient-laser-power parameters on the thermal accumulation, cooling rates, macroscopic features, microstructural characteristics, and mechanical properties for the manufactured Inconel 718 thin walls. Chapter 8 examines post-heat-treatment microstructural evolution and mechanical performance of both constant-laser-power and gradient-laser-power deposited Inconel 718 thin walls, subjected to direct aging, solution treatment plus aging, or homogenization plus solution treatment plus aging. Chapter 9 introduces ultrasonic vibration-assisted deposition for microstructure control and mechanical performance enhancement of Inconel 718, leveraging on multi-physics simulations to reveal the role of ultrasound in melt pool flow and heat transfer. Chapter 10 systematically reviews cracking mechanisms, susceptibility metrics, and suppression…Chapter 11 explores columnar dendritic structures, phase constituents, and cracking mechanisms in laser direct energy deposition of Inconel 738LC—a difficult-to-weld superalloy with high Al/Ti content. Chapter 12 employs multiscale advanced characterization techniques to establish quantitative correlations between process parameters and liquation/solid-state cracking, providing guidelines for defect-minimization in Inconel 738LC deposition. Finally, Chapter 13 presents bimetallic layered heterostructures via alternating IN738 and IN718 deposition, designed to suppress cracking and enhance mechanical performance in laser direct energy deposition of difficult-to-weld superalloys. This book provides materials and manufacturing engineers with methods and techniques for implementing robust laser-directed energy deposition (L-DED) processes. It equips graduate students in these fields with a rigorous understanding of process-structure-property relationships through experimentally validated models, while offering academics cutting-edge methodologies to advance research paradigms. Complex concepts are elucidated with minimal prerequisites, ensuring accessibility without sacrificing technical depth. The authors would like to express sincere gratitude to all team members for their valuable contributions to this book. These include Dr. Ze Chai, former postdoctoral fellow, for his role in co-supervising postgraduate research projects; former PhD students Xiaoqiang Zhang, Luming Xu, and Bo Peng; and former master’s students Jibing Xie and Anqi Wang. Their dedication to cutting-edge research has been instrumental in bringing this book project to fruition. Additionally, the authors wish to extend their appreciation to the editors at CRC Press for their professional guidance throughout the book’s preparation process.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Laser Direct Energy Deposition 3D Printing of Superalloys

نظرات کاربران