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激光金属增材制造中熔体流动动力学的原位全场映射

DOI：10.1016/j.addma.2019.100939 期刊：Additive Manufacturing 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 熔体流动在激光金属增材制造中起着关键作用，但熔池内部的熔体流动行为从未被明确揭示。本研究通过原位高分辨率同步辐射X射线成像技术，利用大量均匀分散的微示踪剂，首次实现了激光金属增材制造过程中整个熔池各区域熔体流动动力学的原位表征。研究揭示并量化了传导模式与凹陷模式下熔池不同区域的特定位置流动模式，识别了熔池各位置的物理过程。本文报道的全场熔体流动映射方法为研究真实增材制造条件下的详细熔体流动动力学开辟了新途径。所获结果为激光增材制造工艺提供了关键见解，对开发可靠的高保真计算模型至关重要。
作者： Qilin Guo，Cang Zhao，Minglei Qu，Lianghua Xiong，S. Mohammad H. Hojjatzadeh，Luis I. Escano，Niranjan D. Parab，Kamel Fezzaa，Tao Sun，Lianyi Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

理解激光金属增材制造中传导模式和凹陷模式熔化下熔池内的熔体流动行为，以掌握实际熔体流动行为并开发和验证计算模型。

研究成果

本文报道的全场熔体流动映射方法为研究真实增材制造条件下的熔体流动动力学开辟了道路。我们在此报道的研究成果不仅对理解激光增材制造工艺及其他激光加工过程至关重要，而且对开发可靠的高保真计算模型也具有重要意义。

研究不足

实验的技术和应用限制包括：在真实激光增材制造条件下（尤其是激光粉末床熔融条件下），由于激光扫描速度高且形成的熔池较小，对三维熔体流动进行表征具有挑战性；此外，由于数据缺失和所涉物理过程的复杂性，流动预测存在差异，模拟时需要进行假设。

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