激光增材制造超高温氧化物复合陶瓷熔池行为监测与调控研究进展OA
氧化物复合陶瓷具有优异的高温力学性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能及热稳定性,被认为是适用于航空航天领域极端环境下的新一代超高温结构材料。激光增材制造(LAM)作为一种先进的高效柔性智能制造技术,在制备高精度复杂形状构件方面具有独特的优势,并已在金属及其复合材料领域取得了广泛的应用。然而,由于氧化物复合陶瓷具有高熔点及高裂纹敏感性,LAM过程中熔池呈现复杂的温度分布与流动行为,难以对其熔化及凝固过程精确控制,极易产生裂纹、气孔等缺陷,从而严重影响材料的一体化制备及性能。针对上述问题,本文首先概述了目前主流制备氧化物复合陶瓷的2种LAM技术的工作原理及工艺特点,包括激光定向能量沉积与激光粉末床熔融技术;重点分析了LAM制备氧化物复合陶瓷熔池的温度分布与流动特点。其次,系统总结了LAM制备氧化物复合陶瓷熔池监测技术的研究进展,包括熔池尺寸、稳定性、温度分布及缺陷形成过程的实时监测方法。同时,深入讨论了工艺参数调控、成分掺杂在改善熔池行为方面的作用,并介绍了数值模拟在该领域的最新应用进展。最后,提出了目前LAM氧化物复合陶瓷熔池调控所面临的主要挑战,并从多因素协同调控熔池的方法、机器视觉与反馈控制的集成以及多物理场耦合模拟等方面展望了该领域未来发展的趋势及方向。
朱培艺;苏海军;姜浩;余明辉;张云;余升阳;郭一诺;张卓;郭敏
西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072 西北工业大学深圳研究院,广东深圳518057西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072 西北工业大学深圳研究院,广东深圳518057西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072西北工业大学,凝固技术全国重点实验室,西安710072
化学化工
氧化物复合陶瓷激光增材制造熔池监测技术熔池调控方法数值模拟
《硅酸盐学报》 2026 (9)
P.3032-3046,15
国家重点研发计划(2024YFB3714502)国家自然科学基金(52130204,52174376)陕西省重点研发计划项目(2024CY-GJHX-29,2024GX-ZDCYL-03-03)国家先进稀有金属创新中心项目(2024ZG-GCZX-01(1)-01)宁波市科技计划项目(2025Z070)苏州国家实验室开放课题(SZLAB-1108-2025-TS002)西北工业大学凝固技术全国重点实验室开放课题(2025-TZ-01)。
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