增材SCI丨铝基粉末选区激光熔化介观尺度激光吸收行为的数值研究

丨期刊 Materials & Design

丨影响因子 6.289

丨原文标题

Laser energy absorption behavior of powder particles using ray tracing method during selective laser melting additive manufacturing of aluminum alloy

丨作者 南航顾冬冬教授团队

丨关键词

选区激光熔化；线迹追踪算法；介观尺度模拟；铝合金粉末

丨论文要点

1.基于线迹追踪算法，建立光学模型，对金属粉末与激光之间的交互作用进行了模拟与计算

2.讨论了粉末颗粒的粒径分布对激光吸收行为的影响，进一步优化激光辐射状态

3.实验验证粉末颗粒的粒径分布影响，与模拟结果相吻合

丨Highlights

2.The influence of powder particle size on the absorption behavior is discussed to optimize irradiation condition.

3.Experiments have verified the effects of powder particle size.

丨Graphical abstract

丨主要内容

论文基于选区激光熔化过程中粉末与激光之间的交互作用，考虑了S极、P极偏振的菲涅尔吸收，采用线迹追踪算法，模拟了铝合金粉末材料对激光的吸收作用，并对粉末的粒径分布对激光吸收率的影响规律进行了研究。

研究发现，粉末对激光的吸收率比块体表面对激光的吸收率大，这是由于激光在粉末颗粒之间的多重反射作用。此外，通过对10μm到60μm的不同粒径粉末的吸收率的计算以及相应粉床的辐照度分析，可以得出，随着粉末颗粒的粒径逐渐增大，激光吸收率逐渐降低，中心颗粒的辐照度分布越集中。最后，通过选区激光熔化AlSi12粉末的单道熔池侧面形貌进行分析，得到粉末粒径对吸收行为实验影响规律与模拟计算结果相吻合。

       

       

丨引用格式

Yang Y, Gu D D*, Dai D H, Ma C L. Laser energy absorption behavior of powder particles using ray tracing method during selective laser melting additive manufacturing of aluminum alloy. Materials & Design, 2018, 143: 12-19.

丨相关项目

国家自然科学基金 编号51735005

国家重点研发计划 编号

2016YFB1100100

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https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.01.043