选区激光熔化铝合金基底表面形貌对轨道润湿行为的影响（英文）

目的:研究选区激光熔化(SLM)过程中形貌差异较大的块体表面单道成形工艺性,分析单道的润湿行为,为进一步揭示SLM加工过程中熔化轨迹的凝固行为提供理论基础。创新点:1.系统研究在不同加工参数下形成的不同表面形貌的块体上加工同一参数的单道;2.基于熔体流动理论,分析在SLM加工过程中已加工层存在的大量的热积累以及粗糙的成形表面对单道的润湿行为的影响。方法:1.对在不同形貌的块体上形成的单道进行分析,将单道形貌分为4种典型类型(图4)。2.通过分析单道横截面的几何尺寸(图5和6),研究表面形貌对单道成形工艺性的影响。3.基于Wenzel方程(公式(3))分析熔体在粗糙表面的润湿行为并基于Navier-Stokes方程(公式(12))和Marangoni方程(公式(13))分析熔体流动行为。结论:1.块体表面光滑、平整时,粉末在表面铺展均匀、熔化充分、润湿性好,有利于形成连续、规则的单道。2.单道附近的块体表面存在较大孔隙时,孔隙中会积累一定量的粉末。熔融金属的重力和表面张力共同驱使液体向孔隙流动,单道出现扩展效应:润湿角明显减小,熔池宽度和深度增加。3.块体表面球化颗粒及飞溅物增多时,表面凹凸不平,单道处熔化的粉末量减少,对基板的润湿性较差,熔池不稳定,导致单道出现颈缩。4.块体表面存在大量球化颗粒和飞溅物时,单道附近团聚的铝合金球化颗粒极易被氧化,氧化膜使得颗粒表面光滑,从而难以被熔融金属润湿。此外,熔融金属的较大的温度梯度对熔体流动方向也有显著影响,易诱导单道出现球化效应。