粉末基增材制造金屬和合金過程的多尺度缺陷的形成原因及修正方法(2)
時間：2024-01-16 09:30 來源：航空燃機資訊 作者：admin 閱讀：次
3微觀內部結構缺陷
3.1 內部裂紋
3.2 內部毛孔
2.3 有紋理的柱狀顆粒
AMed 零件的表面缺陷和表面粗糙度(如 Ra)可以通過接觸或非接觸方法進行評估。標準觸頭輪廓法是獲取 AMed 零件表面輪廓的接觸方法之一，應適當選擇觸頭半徑和錐角，以保證表面數據的可靠性，避免損壞探頭和表面。此外，在使用接觸式方法時，還應考慮檢測表面的可及性。另一方面，非接觸方法可以避免表面損傷，包括共聚焦顯微鏡和原子力顯微鏡等面形貌測量方法，以及光學顯 微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)等二維成像方法。
迄今為止，關于金屬 AM 過程表面質量建模的研究工作有限。Strano等人提出了一個考慮部分粘合顆粒對表面粗糙度影響的分析模型。預測結果表明，高傾斜表面的粗糙度顯著在折痕隨顆粒分數的變化(圖 (a))。通過實驗測量不同傾斜角度表面的粗糙度來驗證新模型(圖(b))。Boschetto 等人建立的理論粗糙度模型考慮了樓梯效應、球化和衛星對粗糙度的影響，并以 AlSi10Mg SLM 為例進行了驗證。除了解析建模外，Yan 等利用有限體積法(FVM)建立了 PBF 過程的高 保真粉末尺度模型，旨在揭示成球效應和單軌不均勻性形成的機理。仿真結果表明，成球效應的發生高度依賴于輸入能量和層厚。在最近的項工作中，Wu 等人基于 FVM 模擬了多層 PBF 過程，以預測薄壁的側壁粗糙度圖 (c)。實驗和數值結果都表明，隨著線能量密度的增加，側面粗糙度逐漸降低圖 (d)。顯然，解析模型更方便定量預測表面粗糙度，而數值過程建模成本高，更傾向于理解成球效應等缺陷形成機制。
(1) 對打印過程參數進行調整(包括：激光功率、掃描速度、掃描策略等)；
(3) 混合處理，在PBF過程中引入原位軋制或超聲振動處理，以外來能量輸入干涉熔融金屬液體的凝固過程，促進等軸晶的形核與長大；
(4) 熱處理，通過對成形部件進行原位熱處理或者后期傳統熱處理，改變晶粒形態。顯微組織偏析與位錯胞行為的控制主要通過控制打印過程參數來實現。此外，通過在PBF過程中施加原位擾動(如電磁攪拌)也可實現對微觀組織與成分偏析的控制。
來源：相關綜述以題為 “Multi-scale defects in powder-based additively manufactured metals and alloys” 發表在材料領域頂刊 Journal of Materials Science & Technology上。
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