激光微燒結(jié)中的等離子體及其影響研究.pdf

1、選區(qū)激光微燒結(jié)技術(shù)(Selective Laser Micro Sintering, SLMS)從選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)發(fā)展而來,它通過使用微小光斑與微米級(jí)粉末獲得高空間分辨的精細(xì)三維零件,其工藝簡(jiǎn)單,速度快,能通過CAD模型制作任意形狀的金屬零部件。SLMS技術(shù)的可行性已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,但是其過程中產(chǎn)生的等離子體及其對(duì)激光微燒結(jié)過程的影響卻缺乏研究,本論文對(duì)激光微燒結(jié)過程中產(chǎn)生的等離子體及其對(duì)燒結(jié)質(zhì)量的影響進(jìn)行了研究,獲得了一些有價(jià)值的結(jié)果

2、,具體如下:
　　(1)設(shè)計(jì)了觀察激光微燒結(jié)中光致等離子體光譜的實(shí)驗(yàn)裝置,探測(cè)到了不同Q開關(guān)調(diào)制頻率和脈寬下的等離子體積分光譜,并采用Boltzmann定理及Stark展寬公式計(jì)算了等離子體的溫度和電子密度,獲得了這些等離子體參數(shù)與激光參量的關(guān)系。發(fā)現(xiàn):激光微燒結(jié)光致等離子體溫度都在9000K-9600K的范圍內(nèi),而且隨著Q開關(guān)調(diào)制頻率的增加,等離子體溫度不斷下降,從5KHz的9600K下降到35KHz的不到9100K。Q開關(guān)調(diào)制

3、脈寬對(duì)等離子體溫度影響則不明顯。
　　(2)對(duì)Q開關(guān)調(diào)制頻率和脈寬分別為5KHz和5μs時(shí)的激光微燒結(jié)過程中的時(shí)間分辨等離子體光譜進(jìn)行了探測(cè)和分析。結(jié)果表明:等離子體溫度最大值大約為10700K,隨后很快下降到9600K;電子密度在等離子體產(chǎn)生的前期上升的非常快,大概在60ns的時(shí)候等離子體電子密度達(dá)到最大值,電子溫度的峰值比電子密度的峰值晚到來約150-200ns。
　　(3)對(duì)激光微燒結(jié)過程中的等離子體隨時(shí)間變化的圖像進(jìn)

4、行了拍攝,通過拍攝得到的等離子體照片得到了激光微燒結(jié)過程中等離子體的演化過程,并計(jì)算了等離子體擴(kuò)散速度與湮滅速度。研究結(jié)果表明:整個(gè)等離子體區(qū)域分為熱等離子體區(qū)域和冷等離子體區(qū)域,等離子體的冷區(qū)在等離子體尺寸增長(zhǎng)和下降階段都變化的特別迅速,而相對(duì)于冷等離子體區(qū)域,熱區(qū)尺寸變化則不太明顯,而且變化速度也緩慢的多。
　　(4)對(duì)激光微燒結(jié)過程中的飛濺過程進(jìn)行了初步探測(cè),發(fā)現(xiàn):在泵浦電流為10A, Q開關(guān)調(diào)制頻率為5KHz、調(diào)制脈寬為5