隨著激光3D打印以及高速攝像機技術(shù)的蓬勃發(fā)展，針對激光熔融沉積成形及表面控性的研究成為熱點，在航空航天領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，可幫助實現(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件的無模具、快速、致密凈成形，是航天領(lǐng)域、高精尖復(fù)雜零部件研制的*佳技術(shù)路徑，有助于規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

      對復(fù)雜合金的激光熔融沉積和表面重熔機理研究與應(yīng)用可明顯優(yōu)化3D打印零件的機械性能。高速攝像機技術(shù)在此過程中可助力實時捕捉液態(tài)金屬熔池形貌及**調(diào)控的表面完整性。液態(tài)熔池的形成與凝固標(biāo)志著金屬材料形態(tài)及性能的轉(zhuǎn)變，在高能激光束的照射作用下，匯聚于光斑處的球形金屬粉末顆粒迅速熔化形成了液態(tài)熔池，隨著激光束的快速移動，熔池迅速凝固后便形成了打印層。熔池的形成過程雖短暫，卻包含豐富的物理化學(xué)規(guī)律，不同打印工藝參數(shù)下零件的機械性能和表面質(zhì)量也各不相同。

      激光重熔技術(shù)作為激光3D打印成形件表面處理改性的一種重要手段，可有效提高零件表面質(zhì)量和成形組織的致密度。但如何將激光熔融沉積和重熔工藝進(jìn)行有效結(jié)合，揭示混合工藝下的材料組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律仍然鮮有研究和報道。因此，東北大學(xué)先進(jìn)制造及其自動化技術(shù)研究所辛博老師及其科研團(tuán)隊對其進(jìn)行了一系列實驗探析深層機理。

      研究重點關(guān)注了激光重熔處理對熔覆層金屬組織和力學(xué)性能（包括氣孔、硬度和拉伸性能）的影響機理。在熔覆層孔隙率分析的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化激光重熔功率，并利用COMSOL有限元仿真軟件進(jìn)行溫度場分析，實現(xiàn)激光3D打印性能分析和激光重熔工藝的優(yōu)化。圖3為拍攝激光熔融沉積和重熔工藝下的液態(tài)金屬熔池形成過程實驗?？梢钥闯鰧嶋H形成的熔池的邊界線與COMSOL溫度場仿真獲得的316L不銹鋼合金液相溫度線高度吻合。