Metal hybrid additive manufacturing (AM) processes are suitable to create complex structures that advance engineering performance. Hybrid AM can be used to create functionally graded materials for which the variation in microstructure and material properties across the domain is created through a synergized combination of fully-coupled manufacturing processes and/or energy sources. This expansion in the engineering design and manufacturing spaces presents challenges for nondestructive evaluation, including the assessment of the sensitivity of nondestructive measurements to functional gradients. To address this problem, linear ultrasound measurements are used to interrogate 420 stainless steel coupons from three manufacturing methods: wrought, AM, and hybrid AM (directed energy deposition + laser peening). Wave speed, attenuation, and diffuse backscatter results are compared with microhardness measurements along the build/axial direction of the coupons, while microstructure images are used for qualitative verification. The ultrasound measurements compare well with the destructive measurements without any substantial loss in resolution. Furthermore, ultrasonic methods are shown to be effective for identification of the gradient and cyclic nature of the elastic properties and microstructure on the hybrid AM coupon. These results highlight the potential of ultrasound as an efficient and accessible nondestructive characterization method for hybrid AM samples and inform further nondestructive evaluation decisions in AM.

中文翻译：

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混合增材制造 420 不锈钢的超声波测绘

金属混合增材制造 (AM) 工艺适用于创建提高工程性能的复杂结构。混合增材制造可用于创建功能梯度材料，通过完全耦合的制造工艺和/或能源的协同组合，可以创建跨域的微观结构和材料特性的变化。工程设计和制造空间的这种扩展对无损评估提出了挑战，包括评估无损测量对功能梯度的敏感性。为了解决这个问题，线性超声测量被用于询问来自三种制造方法的 420 不锈钢试样：锻造、AM 和混合 AM（定向能量沉积 + 激光喷丸）。波速、衰减、将散射背向散射结果与沿试样构造/轴向的显微硬度测量结果进行比较，同时使用微观结构图像进行定性验证。超声测量与破坏性测量相比很好，而没有任何实质性的分辨率损失。此外，超声方法被证明可有效识别混合 AM 试样上弹性特性和微观结构的梯度和循环特性。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样本的有效且易于使用的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。而微观结构图像用于定性验证。超声测量与破坏性测量相比很好，而没有任何实质性的分辨率损失。此外，超声方法被证明可有效识别混合 AM 试样上弹性特性和微观结构的梯度和循环特性。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样本的有效且易于使用的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。而微观结构图像用于定性验证。超声测量与破坏性测量相比很好，而没有任何实质性的分辨率损失。此外，超声方法被证明可有效识别混合 AM 试样上弹性特性和微观结构的梯度和循环特性。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样本的有效且易于使用的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。超声方法可有效识别混合 AM 试样上弹性特性和微观结构的梯度和循环特性。这些结果突出了超声作为混合 AM 样品的有效且易于使用的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供了信息。超声方法可有效识别混合 AM 试样上弹性特性和微观结构的梯度和循环特性。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样本的有效且易于使用的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。