选区激光熔化镍粉：效率与性能的权衡

"选区激光熔化不同层厚镍的热特性与机械性能研究，发现增加层厚能在一定程度上提高生产效率，但可能影响材料的热特性和机械性能。" 这篇研究探讨了选区激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）技术在制作散热器时，不同层厚对镍材料热特性和机械性能的影响。选区激光熔化是一种增材制造技术，通过激光束逐层熔化金属粉末来构建三维物体。在这项研究中，研究人员使用纯镍粉末作为原料，通过SLM工艺制备了不同层厚（20 μm 和 40 μm）的样品。 研究表明，适当增加层厚可以提高SLM的生产效率，这是因为更大的层厚意味着每层需要熔化的粉末量减少，从而加快了成形速度。然而，当层厚超过激光可烧结的阈值时，烧结轨迹会变为球化线，这可能会影响材料的微观结构和最终性能。 在可烧结的层厚范围内，通过调整工艺参数，可以使得成形体接近完全致密。随着层厚从20 μm增加到40 μm，初始枝晶间距从305 nm增加到639 nm，这意味着微观结构发生了变化。这种变化影响了材料的热导率，20 μm层厚的镍具有更高的热导率（99.28 W/ K·m），而40 μm层厚的样品热导率降低到92.48 W/ K·m。 此外，研究还发现，40 μm层厚的镍在25℃~100℃范围内的热膨胀系数从11.02×10^-6 m/(m·℃)上升到12.9×10^-6 m/(m·℃)，低于20 μm层厚样品的热膨胀系数变化（从11.42×10^-6 m/(m·℃)到13.4×10^-6 m/(m·℃)）。热膨胀系数的变化可能影响散热器的尺寸稳定性和热应力分布。 在机械性能方面，无论是20 μm还是40 μm层厚的试样，其拉伸强度都显著高于国家标准的锻压件，显示出SLM工艺制备的镍材料具有优异的力学性能。然而，40 μm层厚的样品在生产效率上比20 μm层厚的提高了34.6%，表明在牺牲一定的热性能条件下，选择合适的层厚可以优化生产过程。 这项研究强调了在SLM过程中选择合适层厚的重要性，既要考虑生产效率，又要兼顾材料的热特性和机械性能。这对于设计和优化SLM工艺参数，特别是对于散热器和其他对热性能有严格要求的零件制造，具有重要的指导意义。