MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017161018
■00520250211151150
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798382320502
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31235428
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aOver,  Veronica  Helen  Marquez.
■24510▼aThe  Effect  of  Laser  Shock  Peening  on  the  Material  Properties  of  Additively  Manufactured  Steel
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a211  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Yao,  Y.  Lawrence.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2024.
■520    ▼aThis  thesis  investigates  the  use  of  laser  shock  peening  (LSP)  to  improve  mechanical  properties,  electrochemical  behavior,  and  stress  corrosion  cracking  (SCC)  resistance  in  laser  powder  bed  fusion  (LPBF)  stainless  steel.  The  thesis  begins  by  introducing  metal  additive  manufacturing  and  reviews  the  current  technological  frontiers  of  LSP  before  elucidating  the  fundamentals  behind  the  imaging,  experimental,  and  theoretical  frameworks  used  in  the  subsequent  chapters.  The  experimental  work  is  roughly  divided  into  two  parts;  the  first  half  is  dedicated  to  study  of  the  plasticity  response  augmentation  by  LSP  in  anisotropic  stainless  steel.  The  prevalence  of  back  stress  hardening  occurring  in  anisotropic  metal  parts  causes  reduced  fatigue  life  under  random  loading.  LSP  is  known  to  improve  fatigue  life  by  inducing  compressive  residual  stress  and  has  been  applied  with  promising  results  to  AM  metal  parts.  It  is  here  demonstrated  that  LSP  may  also  be  used  as  a  tool  for  mitigating  tensile  back-stress  hardening.  This  discussion  is  initially  applied  to  rolled  and  annealed  304L  stainless  steel  which  is  shown  to  exhibit  material  anisotropy.  Back  stress  is  extracted  from  hysteresis  tensile  testing  for  treated  and  untreated  samples.  Analysis  of  plasticity  response  by  orientation  imaging  microscopy  (OIM)  and  finite  element  analysis  (FEA)  describes  back  stress  and  residual  stress  development  during  tensile  testing  and  LSP  treatment.  The  research  indicates  LSP's  potential  to  address  manufacturing  design  challenges  caused  by  yield  asymmetry  due  to  back  stress  and  is  thus  next  applied  to  additively  manufactured  316L.  The  microstructure  and  texture  in  additively  manufactured  metal  lead  to  anisotropic  hardening  behavior.  Comparison  of  LSPed  and  as-built LPBF  samples  shows  LSPed  samples  processed  along  the  build  direction  demonstrate  significant  back-stress  reduction.  Electron  backscatter  diffraction  (EBSD)  illuminates  grain  morphologies'  role,  while  crystal  plasticity  finite  element  (CPFE)  modeling  reveals  mechanisms  underlying  back-stress  reduction  across  different  build  orientations  and  crystal  planes.In  the  second  half  of  the  thesis,  LSP's  effect  upon  LPBF  316L  material  performance  in  corrosive  environments  is  investigated.  This  effort  begins  with  analysis  of  LSP's  improvement  to  electrochemical  and  wetting  behavior  of  as-built  LPBF  surfaces.  The  corrosion  performance  of  LPBF  stainless  steel  varies  between  studies  and  build  parameters,  thus  motivating  the  search  for  postprocessing  methods  that  enable  wetted  surface  applications.  The  study  examines  electrochemical  properties  before  and  after  LSP,  measuring  pitting  potential,  electrochemical  impedance,  contact  angle,  surface  free  energy,  and  surface  finish.  LSP  imparts  surface  improvement  which  is  attributed  to  morphology  and  chemistry  alterations  as  well  as  compressive  residual  stress.  LPBF  stainless  steel  is  also  particularly  susceptible  to  SCC  due  to  surface-level  tensile  residual  stress.  The  final  study  demonstrates  LSP's  ability  to  enhance  SCC  behavior  in  LPBF  stainless  steel  by  increasing  time  to  crack  initiation.  Analyses  of  residual  stress,  texture,  dislocation  distribution,  hardness,  microstructure,  and  fracture  surfaces  are  conducted  to  understand  the  mechanisms  underlying  SCC  improvement.  Dynamic  crack  modeling  supports  observed  outcomes,  linking  residual  stress  and  failure  modes  to  LSP's  effects. This  work  highlights  LSP's  potential  as  a  versatile  tool  for  enhancing  the  performance  and  reliability  of  LPBF  stainless  steel  components  in  demanding  engineering  applications.  Further,  it  identifies  the  key  relevance  of  the  anisotropy  of  LPBF  material  structure  to  mechanical  behavior  and  also  to  the  effectiveness  of  LSP  surface  processing.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aMechanical  engineering
■650  4▼aIndustrial  engineering
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼aAdditive  manufacturing
■653    ▼aLaser  shock  peening
■653    ▼aStainless  steel
■653    ▼aFinite  element  analysis
■653    ▼aStress  corrosion  cracking
■690    ▼a0548
■690    ▼a0794
■690    ▼a0546
■71020▼aColumbia  University▼bMechanical  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-11B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161018▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서