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点曝光扫描模式下Ti-6Al-4V粉末选择性激光熔化过程中的热行为

DOI：10.1007/s11663-019-01670-5 期刊：Metallurgical and Materials Transactions B 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 目前，在选择性激光熔化（SLM）过程中主要有两种扫描模式，包括连续曝光扫描模式和点曝光扫描模式。点曝光扫描模式能使三维（3D）打印机构建更精细的特征，因为其静态熔池比动态熔池更稳定。然而，关于点曝光扫描模式过程中热行为特性的理论研究有限。因此，本研究对Ti-6Al-4V粉末在点曝光扫描模式下的SLM过程进行了热行为模拟，研究了不同位置的温度演变行为以及曝光时间对不同位置温度演变行为、温度分布和熔池尺寸的影响。结果表明，在给定条件下，直接曝光位置和未曝光位置具有显著不同的温度演变行为，且与未曝光位置相比，曝光时间的变化对直接曝光位置的影响最大。此外，前一个曝光点对后一个曝光点的热积累效应随着曝光时间的增加而减小。另外，随着曝光时间的增加，熔池的最高温度升高，且熔池的表面形貌从近似椭圆变为近似圆形。此外，发现熔池尺寸随曝光时间增加而增大，这表明曝光时间在熔池稳定性和过程中的冶金结合方面起着重要作用。此外，通过实验获得了横截面视图中熔池尺寸和冶金结合情况。将模拟结果与实验结果进行比较时，获得了良好的一致性。
作者： PINGMEI TANG，SEN WANG，MUJUN LONG，HUAMEI DUAN，SHENG YU，DENGFU CHEN，SHUQIAN FAN
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究Ti-6Al-4V粉末在点曝光扫描模式下选择性激光熔化(SLM)过程中的热行为特征，重点关注不同位置的温度演变行为以及曝光时间对熔池温度分布和尺寸的影响。

研究成果

研究表明，在点扫描曝光模式下，直接曝光区域与未曝光区域的温度演变行为存在显著差异。曝光时间对直接曝光区域的影响最为显著，并在熔池稳定性及冶金结合质量方面起关键作用。模拟结果与实验数据高度吻合，验证了模型的可靠性。

研究不足

该模型将粉末颗粒视为均匀连续介质，并采用有效热物理参数，这可能无法捕捉单个颗粒的详细热行为。模型中未考虑蒸发效应，可能导致熔池最高温度预测出现误差。

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