第一作者：趙滄
通訊作者：趙滄，Tao Sun，Anthony D. Rollett
通訊單位：清華大學(xué)，弗吉尼亞大學(xué)，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)
激光粉床融合（Laser powder bed fusion）是目前使用最廣泛的金屬增材制造工藝，正徹底改變制造業(yè)，是一種至關(guān)重要的金屬3D打印技術(shù)。然而，所產(chǎn)生的孔隙率缺陷一直阻礙著將這項3D打印技術(shù)進一步用于疲勞敏感型應(yīng)用領(lǐng)域。
研究表明，在高功率，低掃描速度的激光熔融條件下,所產(chǎn)生的具有深而窄蒸汽凹陷（vapor depressions）的鎖孔（keyholes）與這些孔隙有關(guān)。
近日，清華大學(xué)趙滄助理教授，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Anthony D. Rollett，弗吉尼亞大學(xué)Tao Sun報道了利用高速X射線成像技術(shù)，詳細揭示了由鎖孔尖端臨界失穩(wěn)引起的Ti-6Al-4V中孔結(jié)構(gòu)的形成過程。
圖1. 激光融合中的小孔氣孔、邊界及粉末的作用。
結(jié)果顯示，處于功率-速度（P-V）空間的鎖孔孔隙具有尖銳、平滑的邊界形貌，同時在光板和粉床之間變化不大。
圖2. 孔隙邊界上的鎖孔縮放和波動。
研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的機制，即臨界失穩(wěn)鎖孔在熔體池中產(chǎn)生聲波，為鎖孔尖端附近的氣孔提供額外而重要的驅(qū)動力，使其遠離鎖孔并成為缺陷。
圖3. 鎖孔不穩(wěn)定引起的聲波驅(qū)動下的鎖孔孔的形成和運動。
研究工作為鎖孔的形成提供了新的見解。
參考文獻
Cang Zhao, et al, Critical instability at moving keyhole tip generates porosity in laser melting, Science, 2020
DOI: 10.1126/science.abd1587
http://science.sciencemag.org/content/370/6520/1080
