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一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射試件表面，融化金屬粉末，形成液態(tài)的熔池，然后移動(dòng)激光束，熔化前方的粉末而讓后方的金屬液冷卻凝固。周邊需要有送粉裝臵、惰性氣體保護(hù)、噴頭控制等來(lái)配套。
金屬材料的3D打印制造技術(shù)之所以難度大，是因?yàn)榻饘俚娜埸c(diǎn)比較高，涉及到了金屬的固液相變、表面擴(kuò)散以及熱傳導(dǎo)等多種物理過(guò)程。需要考慮的問(wèn)題還包括，生成的晶體組織是否良好、整個(gè)試件是否均勻、內(nèi)部雜質(zhì)和孔隙的大小等等。另外，快速的加熱和冷卻還將引起試件內(nèi)較大的殘余應(yīng)力。為了解決這些問(wèn)題，一般需要在多種制造參數(shù)配合，例如激光的功率和能量分布、激光聚焦點(diǎn)的移動(dòng)速度和路徑、加料速度、保護(hù)氣壓、外部溫度等等。
圖表1：激光快速成型技術(shù)制作金屬零件
在所有金屬合金中，鈦合金尤其受到重視。因?yàn)殁伜辖鹈芏鹊汀?qiáng)度高、耐腐蝕、熔點(diǎn)高，所以是理想的航天航空材料。但是由于鈦合金硬而且脆，所以不宜用切割和鑄造的方式來(lái)成型。反而是由于它導(dǎo)熱率低，在加熱時(shí)熱量不會(huì)發(fā)散引起局部變形，比較適合利用激光快速成型技術(shù)。最后，鈦合金材料價(jià)格高，利用3D打印技術(shù)能夠在減輕飛行器重量的同時(shí)節(jié)省原材料的成本。
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