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真空激光選區(qū)熔化技術(shù)的前沿性研究
供稿人:楊東,曹毅
發(fā)布日期：2017-04-29
激光選區(qū)熔化技術(shù)憑借其在高精度、高性能、復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬件成形中的突出優(yōu)勢，備受廣大科研工作者的關(guān)注。金屬增材制造涉及到粉末在高能量激光束作用下快速熔化與驟冷凝固的冶金化過程。在此過程中如何有效的抑制粉末氧化、有效地控制殘余應(yīng)力，是高性能成形的兩個關(guān)鍵問題。真空低壓力環(huán)境下的激光選區(qū)熔化成形有可能給出新的解決途徑。
法國國立貝爾福大學(xué)的研究人員開發(fā)了一套真空環(huán)境激光選區(qū)熔化成形系統(tǒng)（圖1），對真空環(huán)境下金屬增材制造提出了探索性研究。在真空低壓力環(huán)境中，金屬的熔點有一定程度的降低，熔池動態(tài)粘度系數(shù)增加，熱量輻射減少，因此在激光加工過程中粉末球化現(xiàn)象也得到了一定改善，熔池表面更加光滑，缺陷減少（圖2）。利用該成形系統(tǒng)完成的樣件致密度幾近100%（圖3）。
圖1 真空激光選區(qū)熔化成形系統(tǒng)（真空度10pa）
圖2 真空SLM樣件形貌：功率100w；掃描速度0.01mm/s
圖3 真空SLM樣件致密度測試結(jié)果
日本的研究人員也在真空激光選區(qū)熔化成形組織及致密度方面做了一些研究，然而由于真空環(huán)境下激光選區(qū)熔化成形條件極為復(fù)雜，成形難度極高，目前國際上尙未對真空SLM成形樣件的力學(xué)性能作出進一步深入研究。
文獻：
[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
