使用激光诱导分解光谱,同步X射线放射和模拟量化增材制造蒸汽.
Anna C M Getley1,2, Samy Hocine1,2, Junji Shinjo3
1Department of Mechanical Engineering, University College London, Torrington Place, London, WC1E 7JE, UK.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|December 18, 2025
概括
激光粉床聚变 (LPBF) 导致超级合金,特别是 (Ni) 和铁 (Fe) 中的优选元素损失. 了解蒸发动态是优化LPBF模拟和防止添加剂制造中的组成不规则的关键.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 激光粉床聚变 (LPBF) 中的蒸发现象尚不清楚.
- 激光诱导金属蒸发,元素损失和组成变化之间的关系尚不清楚.
- 现有的模型很难准确地预测合金中偏好的蒸发效应.
研究的目的:
- 在LPBF期间量化蒸汽羽毛组成和优先蒸发.
- 为了研究钥匙孔模式对蒸发和元素损失的影响.
- 为了提高LPBF过程的多物理模拟的准确性.
主要方法:
- 在现场1kHz激光诱导分解光谱 (LIBS).
- 相对对应的X射线同步射线.
- 能量分散式X射线光谱学 (EDS).
- 多物理模拟比较不同的方法.
主要成果:
- 在钥匙孔模式条件下,蒸发量显著增加.
- 优先蒸发导致元素损失率:Ni ≈ Fe > Cr > Mo 在IN625.
- 池温度 (≈2300 K) 可以通过蒸汽压力估计;罗尔特定律是不够的.
- 结合温度依赖的热物理性质的模拟显示了更好的预测.
结论:
- 在激光处理的IN625中阐明了蒸汽动态,澄清了组成变化.
- 偏向蒸发是影响LPBF合金组成的关键因素.
- 为优化增材制造工艺提出了增强的模拟策略.
