铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟

李新宇, 周永铧

中国机械工程 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (03) : 584-592+603.

铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟

  • 李新宇, 周永铧
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摘要

选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并验证模型的准确性。借助数值模型研究SLM熔池演变的基本规律;研究在200~400 W的激光功率下,单熔道形貌、熔池温度与熔池尺寸等熔池特征随激光功率的变化规律,发现激光功率为360 W、扫描速度为1.0 m/s时,单熔道成形质量最好;研究在360 W的激光功率、1.0 m/s的扫描速度下,扫描间距为60μm、80μm和120μm时双熔道搭接行为、双熔道形貌演变规律,发现扫描间距为80μm时双熔道成形质量好,成形效率高;结合多熔道SLM成形实验筛选出合适的体积能量密度(VED),在107~139 J/mm3的VED范围内,成形熔道连续、光滑。借助该模型可初步预测关键工艺参数,减少工艺参数优化成本。

关键词

选区激光熔化 / 铝锰钪锆合金 / 体积能量密度 / 熔池

中图分类号

TG665

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李新宇, 周永铧. 铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟. 中国机械工程. 2025, 36(03): 584-592+603

基金

国家重点研发计划(2019YFC1908002)

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