SLM成形金屬粉末材料時(shí)涉及諸多復雜的熱物理現象,包括激光與粉末材料相互作用時(shí)的熱輻射、材料與外界的熱對流、粉末顆粒之間的熱傳導、氣相和固相顆粒間的熱傳導等,使得SLM工藝的熱物理過(guò)程與其他激光加工工藝大不相同。

在粉末內部,多種熱傳導機理決定了熱量的傳導過(guò)程:顆粒內部的熱傳導→通過(guò)接觸點(diǎn)附近氣體層的熱傳導→氣體內熱傳導→亠穿過(guò)固體顆粒間接觸面的熱傳導→亠固體表面的輻射→亠鄰近孔隙間的輻射傳熱。

材料的熱導率決定了光斑作用區域內的粉末在吸收激光輻射能量后,熱量向粉層內部及周?chē)鷧^域擴散速度的快慢,對溫度場(chǎng)分布有顯著(zhù)的影響。對金屬粉末而言,由于其普遍具有密度大、熔點(diǎn)高及熱導率高的特性,故其成形溫度也特別高,且溫度變化較大、較快。由于氣體熱導率遠低于金屬熱導率,顆粒間的接觸熱導率在粉床的有效熱導率中占主導地位。此外,金屬粉末不像聚合物那樣會(huì )出現軟化現象,而是發(fā)生熔化凝固現象

由于激光輻射能量只有部分被粉末顆粒吸收,另一部分被顆粒間大量存在的孔隙所吸收,而孔隙的吸收率接近于黑體,故粉末材料比相應的實(shí)體材料表現出了更高的吸收率。

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