01
पेपर परिचय
Yttria{0}}स्थिर ज़िरकोनिया (YSZ) सिरेमिक का उपयोग उनके उच्च गलनांक, असाधारण कठोरता और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के कारण थर्मल बैरियर कोटिंग्स और बायोमेडिसिन जैसे इंजीनियरिंग क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। पारंपरिक सिरेमिक जोड़ने की तकनीक (उदाहरण के लिए, ब्रेजिंग और डिफ्यूजन बॉन्डिंग) के लिए आमतौर पर पूरी असेंबली को उच्च तापमान वाली भट्टी के भीतर लंबे समय तक थर्मल उपचार के अधीन रखने की आवश्यकता होती है; यह प्रक्रिया आंतरिक रूप से संपुटित इलेक्ट्रॉनिक घटकों की कार्यक्षमता से समझौता कर सकती है, और संसाधित किए जा रहे नमूनों का आकार भट्टी कक्ष के आयामों से गंभीर रूप से बाधित होता है। नतीजतन, कम तापीय इनपुट की विशेषता वाली तीव्र, स्थानीयकृत जुड़ाव तकनीक विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है। जबकि अल्ट्राफास्ट लेजर वेल्डिंग बेहद कम थर्मल इनपुट का विशिष्ट लाभ प्रदान करता है, वाईएसजेड सिरेमिक की सीधी वेल्डिंग के परिणामस्वरूप अत्यधिक केंद्रित ऊर्जा जमाव होता है जो गंभीर सामग्री अपक्षय का कारण बनता है। यह उच्छेदन तेज, त्रिकोणीय निशानों के रूप में प्रकट होता है, जो महत्वपूर्ण तनाव सांद्रता को प्रेरित करता है और अंततः मूल सामग्री की तुलना में संयुक्त ताकत को काफी कम कर देता है।
02
**पूर्ण पाठ अवलोकन**
गंभीर एब्लेशन और तनाव एकाग्रता के महत्वपूर्ण मुद्दों को संबोधित करने के लिए, यह अध्ययन एक ऑसिलेटिंग अल्ट्राफास्ट लेजर का उपयोग करके वाईएसजेड सिरेमिक के फ्यूजन वेल्डिंग के लिए एक उपन्यास विधि का प्रस्ताव करता है। एक विशिष्ट प्रक्षेपवक्र के साथ दोलन करने के लिए अल्ट्राफास्ट लेजर को नियंत्रित करके, यह तकनीक लेजर और सब्सट्रेट के बीच संपर्क क्षेत्र का विस्तार करती है, जिससे इंटरफ़ेस पर लेजर ऊर्जा घनत्व फैल जाता है। परिणाम दर्शाते हैं कि प्रत्यक्ष वेल्डिंग की तुलना में, ऑसिलेटिंग वेल्डिंग तेज एब्लेशन नॉच को चिकनी, उंगली जैसे नॉच में बदल देती है और संलयन क्षेत्र के भीतर एक घुमावदार स्तंभ अनाज संरचना के गठन को प्रेरित करती है, जिससे जोड़ के यांत्रिक गुणों में काफी वृद्धि होती है। इसके अलावा, एक तरफा वेल्डिंग से जुड़ी अपर्याप्त प्रवेश गहराई के मुद्दे को दूर करने के लिए, इस अध्ययन ने एक डबल तरफा ऑसिलेटिंग वेल्डिंग तकनीक को सफलतापूर्वक लागू किया; इस दृष्टिकोण ने अपूर्ण प्रवेश दोषों से मुक्त पूर्ण{{6}मोटाई वाली वेल्डिंग प्राप्त की, जिसके परिणामस्वरूप जोड़ की चार{7}}बिंदु झुकने की ताकत में और भी महत्वपूर्ण सुधार हुआ।
03
**सचित्र विश्लेषण**
चित्र 1 अल्ट्राफास्ट लेजर वेल्डिंग को दोलन करने की प्रक्रिया सिद्धांतों और परिणामी जोड़ों के मैक्रो - और सूक्ष्म- आकारिकी पर इसके लाभकारी प्रभावों को दर्शाता है। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, नमूना को कंप्यूटर नियंत्रित तीन{5}अक्ष (XYZ) मोशन प्लेटफॉर्म पर रखा जाता है; जबकि लेज़र किरण Y-अक्ष के अनुदिश रैखिक रूप से चलती है, यह एक साथ त्रिकोणीय तरंग रूप (चित्र{{8}a और 1b) के बाद X{7}अक्ष के अनुदिश पार्श्व दोलन से गुजरती है। दोलन के माध्यम से ऊर्जा का यह पुनर्वितरण तेज, त्रिकोणीय एब्लेशन पायदानों को बदल देता है जो आम तौर पर प्रत्यक्ष (गैर-दोलनशील) वेल्डिंग के दौरान उत्पन्न होते हैं। माइक्रोस्ट्रक्चर के संदर्भ में, पिघले हुए पूल पर ऑसिलेटिंग लेजर की सरगर्मी क्रिया, जोड़ के भीतर घुमावदार स्तंभ अनाज संरचनाओं के निर्माण को प्रेरित करती है, जो लेजर के दोलन प्रक्षेपवक्र के समानांतर उन्मुख होती है (चित्र. 1e)। संलयन क्षेत्र (क्षेत्र II) की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान (चित्र 21 डी) से पता चलता है कि, यांत्रिक लोडिंग के तहत, ये लहरदार, लम्बी स्तंभकार अनाज अपनी अनाज सीमाओं और दरार वाले विमानों के साथ फ्रैक्चर करते हैं। जैसे-जैसे दरारें इन घुमावदार अनाज सीमाओं के साथ फैलती हैं, उन्हें लगातार अपनी दिशा बदलने के लिए मजबूर होना पड़ता है; इससे दरार प्रसार के सतह क्षेत्र और फ्रैक्चर के लिए आवश्यक ऊर्जा दोनों में काफी वृद्धि होती है, जिससे जोड़ के यांत्रिक गुणों में काफी वृद्धि होती है।
चित्र 2 एकल {1} तरफा और डबल {2} तरफा ऑसिलेटिंग अल्ट्राफास्ट लेजर वेल्डिंग के माध्यम से निर्मित जोड़ों के बीच माइक्रोस्ट्रक्चरल अंतर को व्यापक रूप से दिखाता है, साथ ही चार - बिंदु झुकने की ताकत पर इन अंतरों के प्रभाव को भी दर्शाता है। चित्र 2ए 900 मेगावाट की लेजर शक्ति और 0.1 मिमी/सेकेंड की वेल्डिंग गति पर एकल {7}पक्षीय दोलन तकनीक का उपयोग करके वेल्ड किए गए जोड़ के क्रॉस{6}सेक्शन और फ्रैक्चर आकृति विज्ञान को प्रस्तुत करता है। क्योंकि एकल-तरफा दोलन तकनीक लेजर ऊर्जा को फैलाती है, पिघलने की गहराई काफी कम हो जाती है; परिणामस्वरूप, पूरी मोटाई वाली वेल्डिंग हासिल नहीं हो पाती है, जिससे जोड़ के भीतर अलग-अलग अनबॉन्ड क्षेत्र रह जाते हैं। लागू भार के तहत, ये अप्रवेशित क्षेत्र गंभीर तनाव सांद्रता को ट्रिगर करते हैं, जिससे जोड़ के यांत्रिक गुणों में कोई और सुधार सीमित हो जाता है। इस बाधा को दूर करने के लिए विशेष रूप से शुरू की गई डबल-पक्षीय दोलन वेल्डिंग रणनीति, {{17} उल्लेखनीय रूप से प्रभावी साबित हुई है। जैसा कि चित्र 2 बी में दिखाया गया है, समान प्रसंस्करण मापदंडों के तहत, डबल-पक्षीय वेल्डिंग तकनीक ने संयुक्त के पूर्ण संलयन को सफलतापूर्वक प्राप्त किया, प्रभावी ढंग से असंबद्ध क्षेत्रों के कारण होने वाले तनाव सांद्रता को समाप्त किया और जोड़ के प्रभावी बंधन क्षेत्र में काफी वृद्धि की। चित्र 2सी में प्रस्तुत यांत्रिक संपत्ति तुलना इन रूपात्मक सुधारों के परिणामस्वरूप ताकत में महत्वपूर्ण वृद्धि की दृश्य पुष्टि प्रदान करती है। एक तरफा वेल्डिंग के लिए, 53.9 एमपीए की अधिकतम ताकत 0.05 मिमी/सेकेंड की वेल्डिंग गति पर प्राप्त की गई थी; इसके विपरीत, डबल-पक्षीय वेल्डिंग तकनीक का उपयोग करते समय, 0.10 मिमी/सेकेंड की गति पर 56.2 एमपीए की अधिकतम झुकने की ताकत हासिल की गई, जो प्रत्यक्ष वेल्डिंग की तुलना में 102.2% सुधार का प्रतिनिधित्व करती है। यह आंतरिक दोषों को दूर करने और सिरेमिक जोड़ों के समग्र यांत्रिक प्रदर्शन को बढ़ाने में डबल-पक्षीय ऑसिलेटिंग वेल्डिंग के निर्णायक लाभों को प्रदर्शित करता है।
