应用介绍
在激光粉末床熔融（LPBF）技术的应用中，飞溅效应和凹陷区域的形成是影响最终成品质量的重要因素。近期，伦敦大学学院的研究团队深入研究了这一现象，旨在揭示激光加热过程中材料行为的微观机制。通过对飞溅冷却和凹陷形成机制的全面分析，研究团队提出了一系列优化建议，以提高LPBF工艺的稳定性和产品的一致性。
飞溅效应是指在激光熔化金属粉末时，部分液态金属因温度过高而迅速蒸发并溅出，这不仅造成材料浪费，还可能导致熔池的不稳定。这一现象在高扫描速度和高激光功率下尤为明显。研究人员使用高分辨率成像技术和热成像技术对熔池内的动态行为进行了监测，发现飞溅量与激光功率密切相关。当激光功率增加时，飞溅量显著增加，同时控制熔池温度的能力下降，这将直接影响最终产品的密度和机械性能。
在凹陷区域方面，研究指出其形成机制主要与激光扫描策略、粉末填充和熔池温度等因素有关。凹陷一般是在激光作用下，熔池冷却不均匀所引起的缺陷，显著影响零件的几何精度和表面质量。研究团队通过改变激光扫描模式和调整粉末层厚度，成功减少了凹陷区域的发生。他们的实验结果显示，通过优化扫描策略，能够有效提高熔池的均匀性，从而降低凹陷的形成风险。
为了解决飞溅和凹陷问题，研究团队还提出了一些具体的工艺改进建议。例如，可以通过引入惰性气体氛围来降低飞溅的发生概率，或者调整激光束的聚焦方式，以实现更均匀的热输入。此外，采用多道次熔融策略可以使热传导更加均匀，有助于降低凹陷现象。这些策略的实施，不仅可以提高生产效率，还能在一定程度上降低材料成本。
总体而言，本研究为改善激光粉末床熔融技术中的飞溅效应与凹陷区域提供了深刻的洞察与理论基础。伦敦大学学院的研究团队通过细致的实验和分析，为未来的金属增材制造工艺开发打下了坚实的科学基础。随着这一领域的不断深入探索，相信将有更多有效的解决方案被提出，从而推动更高质量和效率的生产方式。
