Finemet 소프트 자성 유리 형성 합금의 레이저 분말 침대 융합 중 결정화

이 연구는 소프트 자성 유리 형성 Finemet® 합금의 레이저 분말 침대 융합(LPBF) 중 결정화 현상을 조사합니다. 큐보이드 형태의 시편은 이중 스캔 전략을 사용하여 제작되었으며, 두 번째 패스의 스캔 속도를 변화시켜 지역 열 조건을 조정했습니다. 결과적인 미세 구조는 광학, 주사 및 투과 전자 현미경을 사용하여 특성화되었으며, 열 이력은 유한 요소(FEM) 시뮬레이션을 통해 모델링되었습니다. 결과는 고전적 핵형성과 성장 이론의 틀 내에서 해석됩니다. LPBF로 가공된 재료는 혼합 비정질-결정 미세 구조를 나타내며, 주로 이전에 분사된 비정질 영역의 부분적인 결정화에 의해 형성된 등축 결정이 존재합니다. 이러한 등축 결정은 비드나 실타래 형태의 비정질이 결정화되는 과정에서 생성된 것과 유사하며, Fe와 Si가 풍부하고 Nb와 B가 고갈된 구조를 가지며, DO₃ 구조를 보입니다. 그러나 그 크기 분포는 수십 나노미터에서 수백 나노미터까지 상당히 넓습니다. 이 경량 미세 구조는 LPBF에 내재된 극단적인 열 조건과 관련이 있으며, 열영향구역 내에서 지역적으로 변화하고, 빠른 응고로 인한 구리 클러스터 밀도의 감소에 기인합니다. 또한, 고체화 과정에서 용융 풀 주변에서 소량의 수형 결정이 형성되며, 스캔 속도가 증가함에 따라 그 크기가 감소합니다. 이는 더 높은 FEM 시뮬레이션 냉각 속도와 일치합니다. 비정질-결정 미세 구조의 정밀한 조정은 조사된 재료를 에너지 응용을 위한 복잡한 형상 구성 요소에 통합하는 데 핵심적입니다.