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真空激光选区熔化技术的前沿性研究

真空激光选区熔化技术的前沿性研究

供稿人:杨东,曹毅   发布日期:2017-04-29

激光选区熔化技术凭借其在高精度、高性能、复杂结构金属件成形中的突出优势,备受广大科研工作者的关注。金属增材制造涉及到粉末在高能量激光束作用下快速熔化与骤冷凝固的冶金化过程。在此过程中如何有效的抑制粉末氧化、有效地控制残余应力,是高性能成形的两个关键问题。真空低压力环境下的激光选区熔化成形有可能给出新的解决途径。

法国国立贝尔福大学的研究人员开发了一套真空环境激光选区熔化成形系统(图1),对真空环境下金属增材制造提出了探索性研究。在真空低压力环境中,金属的熔点有一定程度的降低,熔池动态粘度系数增加,热量辐射减少,因此在激光加工过程中粉末球化现象也得到了一定改善,熔池表面更加光滑,缺陷减少(图2)。利用该成形系统完成的样件致密度几近100%(图3)。

图1 真空激光选区熔化成形系统(真空度10pa)
图2 真空SLM样件形貌:功率100w;扫描速度0.01mm/s
图3 真空SLM样件致密度测试结果

日本的研究人员也在真空激光选区熔化成形组织及致密度方面做了一些研究,然而由于真空环境下激光选区熔化成形条件极为复杂,成形难度极高,目前国际上尙未对真空SLM成形样件的力学性能作出进一步深入研究。

文献:

  • [1] Baicheng Zhang, Hanlin liao, Christian Coddet. Microstructure evolution and density behavior of CP Ti parts elaborated by self-developed vacuum selective laser melting system[J]. Applied surface science,2013, 279: 310-316
  • [2] Baicheng Zhang, Hanlin liao, Christian Coddet. Selective laser melting commercially pure Ti under vacuum[J]. Vacuum. 2013,95: 25-29
  • [3] Sato, Yuji, Tsukamoto, Masahiro, Yamashita, Yorihiro, ea al. Experimental study on Ti alloy plate fabricationg by vacuum selective laser melting[J]. Proceeding of SPIE-The international society for optical engineering . V 9738, 2016, Laser 3D