激光粉末床熔融成形W-Cu微通道的成形精度提升

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研究亮点 • W-Cu微通道表现出比316L更大的圆度误差，且在较小半径处相对偏差更为显著。 • 轮廓后扫描显著提高316L的精度，而分区环形扫描对W-Cu更为有利。 • W-Cu较差的成形精度源于热物理性能不匹配、液相分离和颗粒粘附。 • 单道几何模型能很好地预测316L的轮廓，但对W-Cu失效。

摘要 本研究对激光粉末床熔融（LPBF）成形的W-Cu复合材料与316L不锈钢进行了对比分析，重点研究了扫描策略对LPBF成形微通道侧表面成形精度及机理的影响。在层间旋转角为0°、67°和90°的条件下制备了薄壁结构。首先采用传统的线性扫描方式制备圆形微通道，随后采用两种优化策略：轮廓后扫描（PCS）和分区环形扫描（ZAS）。采用最小区域圆法评估圆度误差，并使用改进的单道熔池几何模型进行尺寸预测。与316L相比，W-Cu微通道表现出未熔W颗粒和球化Cu相的严重粘附，导致明显的边界不规则性。在设计半径为500 μm时，W-Cu的平均圆度误差为158.6 ± 8.3 μm，约为316L（79.7 ± 9.9 μm）的2.0倍。优化效果具有材料依赖性。PCS对316L最有效，将圆度误差降低至37.5 ± 2.9 μm；而ZAS更适合W-Cu，将圆度误差降低至88.2 ± 15.4 μm。改进的几何模型对316L微通道提供了良好的定量一致性，平均绝对误差（MAE）为0.03270，R²为0.83101，而W-Cu仍存在显著较大的偏差。因此，该模型仅能捕捉W-Cu整体的尺寸依赖趋势，不适用于该材料体系的精确定量预测。

资讯来源

- sciencedirect.com (2026-08-28) - 原文：激光粉末床熔融成形W-Cu微通道的成形精度提升 - ScienceDirect - https://sciencedirect.com/science/article/pii/S0263436826004452