在选择性激光炼过程中对Fe-Mn异质粉体蒸发行为的数值模拟
Xilin Ma1,2, Yaqing Hou2, Heping Liu1,2
1Metallurgical Technology Institute, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|May 11, 2024
概括
不同质粉末的选择性激光化 (SLM) 显示,由于池温度较高,蒸发增加. 这项研究分析了蒸发行为,以改善多材料增材制造中的成分控制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 金工业是金工业的一个方面.
背景情况:
- 使用异质粉末的多材料添加剂制造正在推进金属添加剂制造.
- 在选择性激光化 (SLM) 中,粉末的蒸发行为极大地影响了化学成分的准确性和最终产品的质量.
研究的目的:
- 与元素和预合金粉相比,数值模拟和实验验证Fe20Mn异质粉的融合过程.
- 分析池特性和元素蒸发对SLM期间Mn质量损失的影响.
- 为在异质粉末基添加剂制造中提供准确成分控制的指导.
主要方法:
- 使用FLOW-3D®软件进行融合过程的数值模拟.
- 对不同类型粉末的融化池形态,流量场和温度场的分析.
- 通过SLM实验验数值结果的实验验证.
- 研究元素蒸发行为及其对Mn质量损失的影响.
主要成果:
- 不同质的Fe20Mn粉末具有更广泛的热受影响区域和高峰池温度,比预合金粉末高400K.
- 这种强烈的蒸发行为导致异质粉末制成的部件的Mn质量损失显著增加.
- 实验结果显示,在异质粉末的120W激光功率下,高达17%的Mn质量损失,与模拟相一致.
结论:
- 异质粉末在SLM中的过度热积累加剧了蒸发,增加了质量损失.
- 了解和控制蒸发行为对于在使用异质粉末的多材料添加剂制造中精确的成分控制至关重要.
- 该研究提供了理论见解和流程指导,以优化使用异质材料的SLM.


