激光选区熔化Ti6Al4V在介观尺度下的热力学行为与缺陷:数值模拟与实验验证

摘要

本工作基于介观尺度激光选区熔化三维Ti6Al4V粉末床模型,研究了激光选区熔化工艺参数对成形件内部冶金缺陷的影响,结果表明:当激光功率从100 W提高到350 W时,熔池的宽度从62.6μm提高到116.2μm,深度从24.9μm提高到32.4μm。当激光能量不足以穿透粉末层时,熔池中存在未熔颗粒并产生球化现象。当激光功率过高时,金属粉末在充足的能量下发生蒸发,从而产生反冲压力提高了熔体的飞溅能力,导致熔池表面质量下降。根据模拟的工艺制备了成形件并进行了实验,结果中孔隙率与熔池宽度的实验结果与模拟结果相符,表明本工作基于介观尺度的粉末床非连续界面模型可以用于指导工艺参数的选取以及激光选区熔化内部冶金缺陷的控制。