电子束选区熔化过程的建模研究及实验验证

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电子束选区熔化技术(EBSM)是一种很有潜力的增材制造(AM)技术。EBSM由三个主要步骤组成:铺设粉层、预热至粉末略烧结和选区熔化粉末床。这些步骤中涉及高度瞬态多物理场现象,给原位实验的观察和测量带来了重大挑战。利用了高保真模型和后处理实验,来增强对各个步骤中物理机制的理解。模型模拟了实际制造过程,包括:使用离散元法(DEM)的铺粉模型、粉末烧结(固态烧结)的相场(PF)模型和使用有限体积法(FVM)的粉末熔化(液态烧结)模型。本文对所有主要步骤进行了全面的分析,这些分析很少有人报道过。初步模拟结果(包括粉末颗粒在粉末床内的堆积、颗粒之间烧结颈的形成和单道成形缺陷)与实验结果基本一致,表明该模型可以诠释所述机制,并能够指导实验设置和制造过程的设计和优化。
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