激光熔化沉积Inconel718合金温度场及形貌的-中国有色金属学报.pdf

第 28 卷第 11 期 中国有色金属学报 2018 年 11 月 Volume 28 Number 11 The Chinese Journal of Nonferrous Metals November 2018 DOI ：10.19476/j.ysxb.1004.0609.2018.11.16 激光熔化沉积Inconel718 合金 温度场及形貌的数值模拟 1 1 1 2 1 1 谭树杰 ，李多生 ，叶 寅 ，QIN Qing-hua ，何俊杰 ，邹 伟 1. 南昌航空大学 材料科学与工程学院，南昌 330063 ； 2. College of Engineering and Computer Science, Australian National University, Canberra, Australia 摘 要：开展了光内同轴送粉的激光熔化沉积技术研究，建立光−粉−基板三者间相互作用的热源模型，并使用此 模型对不同工艺条件下激光熔化沉积 Inconel718 合金单道进行数值模拟。模拟采用生死单元技术，通过改变单元 材料属性及重启求解器来实现金属粉末到实体的转变。模拟结果表明：当扫描速度不变时，随着激光功率从 500 W 到 1000 W，熔池逐渐变大，熔池最高温度从2494 K 升高到 3456 K，沉积单道的宽度和高度变大。当激光功率不 变时，随着扫描速度从 5 mm/s 增加到 15 mm/s，熔池最高温度从2494 K 下降到 2047 K ，沉积单道的宽度和高度 变小。模拟结果与实验结果基本相同，该模型具有较好的可靠性和重要的应用价值。 关键词：激光熔化沉积；数值模拟；Inconel718 ；温度场 文章编号：1004-0609(2018)-11-2296-09 中图分类号：TG146 文献标志码：A 激光熔化沉积(Laser melting deposition，LMD)是 程的温度场变化，并分析了合金材料的凝固速度和微 金属 3D 打印的一个重要分支，它有着很高的灵活性 观组织的关系。然而上述研究在有限元模拟计算过程 和通用性，加工时不会受到零件尺寸限制；在航空航 中，并未考虑粉末对激光的衰减，将高斯热源模型或 天、医疗、汽车、船舶等领域有着广泛的应用前景[1−4] 。 双椭圆热原模型直接加载在粉末表面或者基体表面。 LMD 是一个复杂的制造过程，涉及传热学、冶金学和 有关文献研究表明[10−12] ，LMD 送粉过程中，有部分 力学，包括激光和粉末的相互作用、粉末熔化凝固、 光可以透过粉末达到基板表