机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (3): 190-202.doi: 10.3901/JME.260079
• 特邀专栏:增材制造技术 • 上一篇
刘贺1,2, 顾冬冬1,2, 李林轩1,2, 裴斌1,2, 周优优1,2
LIU He1,2, GU Dongdong1,2, LI Linxuan1,2, PEI Bin1,2, ZHOU Youyou1,2
摘要: 针对高强铝合金毛细芯结构的高精度成形及传质功能需求,研究了常规激光粉末床熔融(Conventional laser powder bed fusion,c-LPBF)与微细激光粉末床熔融(Micro laser powder bed fusion,μ-LPBF)成形高强铝合金微特征结构的成形性与毛细性能。μ-LPBF成形高强铝合金结构的极限尺寸约为86 μm,缺陷等效直径集中于25~40 μm,平均缺陷体积和球形度分别为9.99×10-6 mm3、0.76;远优于c-LPBF工艺(缺陷等效直径50~100 μm,球形度降至0.48),且在200 μm以下结构展现出优异的尺寸精度与缺陷抑制能力。基于数值模型揭示了颗粒飞溅和剥蚀行为的演化机制,c-LPBF因强金属蒸汽羽流导致粉末飞溅速度超过10 m/s、剥蚀带宽度为821~932 μm;而μ-LPBF因蒸汽扰动减弱,飞溅速度降至5 m/s以下、剥蚀带宽度缩小至159~239 μm,工艺稳定性显著提升。μ-LPBF结构获得了更高的毛细压差-渗透率乘积(ΔPcapK=16.08×10-8 N)与毛细因子(K/Reff=1.16 μm),展现出更均衡的综合传质性能,为热控结构的优化设计与一体化成形提供了参考。
中图分类号: