研究目的
研究基材稀释和残余应力对激光直接金属沉积（DMD）工艺质量和完整性的影响，并开发工艺图谱以预测和控制这些因素。
研究成果
该研究成功建立了激光DMD的无量纲工艺图谱，确定了实现最佳稀释率和残余应力状态的关键工艺参数。明确了完全熔合（1）和压应力（~1.3）对应的归一化稀释率极限值。这些发现为确保沉积质量和完整性提供了参数选择的理论框架。
研究不足
该模型忽略了熔池内的对流热传递、激光功率衰减以及粉末颗粒反弹。这些简化可能导致稀释率被高估。
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激光直接金属沉积中归一化稀释极限的无量纲工艺图
DOI：10.1016/j.promfg.2019.06.227
期刊：Procedia Manufacturing
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
激光直接金属沉积（DMD）工艺的质量和完整性主要取决于基材稀释度及沉积层残余应力的特性。为确保沉积层与基材间形成可靠的冶金结合，需保证基材有足够的熔化量。熔化不足或过度稀释可能引发不良后果。此外，稀释度还控制着基材中最大拉应力残余区熔合前沿的位置。沉积层中的拉应力残余会损害使用寿命，尤其对采用DMD修复的部件影响显著。通过预测和控制稀释度及残余应力特性（作为工艺参数的函数），可克服这些挑战。
为建立金属直接沉积模型，采用三维耦合金属热力学有限元模型，预测热力相互作用、冶金转变及基材稀释导致的温度场与残余应力分布?；诎捉鸷害卸ɡ?，已识别出影响激光DMD稀释度的无量纲工艺参数。通过回归分析建立金属热力学模型经验公式，关联无量纲参数与稀释度的关系。这些关联式用于构建工艺图形式的等值线图，可预测未熔合区域及过度稀释（基材过度熔化）工况。需注意，稀释度临界值对应沉积层（包覆层）整体处于压应力残余的状态，超过该值将导致过量的基材熔化（不可?。?。经测算，归一化稀释度的临界值分别为1（完全沉积-基材熔合）和~1.3（沉积层整体呈现压应力残余）。这些工艺图通过建立理论框架阐明工艺参数的影响机制，为选择确保沉积质量和完整性的合适工艺参数提供决策依据。
作者：
Chaitanya Vundru，Ramesh Singh，Wenyi Yan，Shyamprasad Karagadde
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