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引言

激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion）能夠精確高效地制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)，是一種重要的金屬3D打印技術(shù)。然而，由此產(chǎn)生的孔隙缺陷一直都阻礙著這項(xiàng)技術(shù)在疲勞敏感型應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。其中，在高功率、低掃描速度激光熔融條件下產(chǎn)生的鎖孔（keyhole, vapor depressions）現(xiàn)象就與孔隙的產(chǎn)生緊密相連。

成果簡(jiǎn)介

近日，清華大學(xué)的趙滄、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Anthony D. Rollett和弗吉尼亞大學(xué)大學(xué)的Tao Sun（共同通訊作者）等人利用告訴X射線成像技術(shù)對(duì)鎖孔形成進(jìn)行了細(xì)致的觀測(cè)。研究介紹，高速X射線能夠在Ti-6Al-4V合金中對(duì)由鎖孔尖端的臨界失穩(wěn)所造成的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行原位觀測(cè)。而經(jīng)過(guò)觀測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)處于power-velocity空間的鎖孔孔隙展現(xiàn)出了尖銳、平滑的邊界形貌。研究表示，臨界鎖孔失穩(wěn)現(xiàn)象能夠在熔化槽產(chǎn)生聲波，從而為鎖孔附近的孔提供額外但關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)力，使其運(yùn)動(dòng)原理鎖孔并最終成為缺陷。因此，研究認(rèn)為對(duì)孔隙缺陷形成的理解為避免孔隙產(chǎn)生從而構(gòu)建高質(zhì)量金屬部件提供了路線圖。2020年11月27日，相關(guān)成果以題為“Critical instability at moving keyhole tip generates porosity in laser melting”的文章在線發(fā)表在Science上。

圖文導(dǎo)讀

圖1 鎖孔孔隙邊界和激光熔融中的粉末作用

圖2 孔隙邊界處的鎖孔縮放和波動(dòng)

圖3 聲波驅(qū)動(dòng)的鎖孔孔形成和運(yùn)動(dòng)

文獻(xiàn)鏈接：Critical instability at moving keyhole tip generates porosity in laser melting（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.abd1587）