- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
钛基复合材料选择性激光熔化过程中热行为、流体动力学及表面形貌的介观尺度研究
摘要： 基于随机堆积粉末床模型开发了介观尺度模拟方法，用于研究钛基复合材料选区激光熔化（SLM）过程中的热行为。系统考察了工艺参数对熔池内热行为、流体动力学及表面形貌演化的影响。结果表明：随着激光功率提升，工作温度、冷却速率和熔体存活时间显著提高；高激光功率条件下熔池尺寸增大，出现湍流流体运动，夹杂气体逸出效率提升且增强相颗粒在熔池内实现高效重排。优化工艺参数时，激光与粉末相互作用区域的温度峰值明显消失并形成3300K的最高温度，平台因热积累产生的平均工作温度高达1300K。模拟预测的熔池表面形貌随激光功率增加呈现连续孔隙→碎片状→典型规则液相前沿→湍流液相前沿及飞溅球化现象的演变规律。当激光功率200W、能量密度140J/m时，最大速度位于前后区域，熔体前进前沿的速度矢量指向熔池后部，表明辐照区熔体可实现高效补缩从而避免残余孔隙形成，最终获得液相前沿清晰、飞溅少且表面平整的良好效果。模拟表面形貌与实验测量结果一致。
关键词： 表面形貌、热力学、介观模拟、选择性激光熔化、钛基复合材料
更新于2025-09-23 15:19:57
-
选择性激光熔化（SLM）介观尺度CFD模拟的新型光线追踪热源模型
摘要： 本研究旨在开发一种新型射线追踪热源模型，用于选择性激光熔化（SLM）过程的中尺度有限体积法（FVM）模拟。通过流体体积法（VOF）构建的金属-气体界面，该模型模拟了激光束与粉末床的相互作用。建模中考虑了激光束在金属粉末表面的多次反射。将该热源模型集成至商业软件FLOW3D后，通过计算结果与既往实验的对比验证了其有效性。针对316L不锈钢的SLM过程开展了三维中尺度模拟，结果表明所提出的射线追踪热源模型能够准确模拟SLM的激光加热过程。相较于传统模型，该新型热源模型能更有效地识别SLM过程中的局部缺陷（如球化现象）。
关键词： 选择性激光熔化、介观模拟、光线追踪、增材制造
更新于2025-09-12 10:27:22