激光熔融技術(shù)中的粉末材料飛濺特性與材料性能研究綜述目錄一、文檔概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2（一）激光熔融技術(shù)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4（二）粉末材料在激光熔融技術(shù)中的應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6（三）研究意義與目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9二、粉末材料飛濺特性的研究進(jìn)展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12（一）飛濺現(xiàn)象的定義與分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13（二）影響飛濺特性的因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14（三）實(shí)驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17（四）主要研究成果概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18（五）飛濺特性優(yōu)化策略探討．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19三、粉末材料性能的研究進(jìn)展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21（一）粉末材料的成分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24（二）粉末材料的物理性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28（三）粉末材料的化學(xué)性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30（四）實(shí)驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35（五）主要研究成果概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36四、激光熔融技術(shù)中的粉末處理技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39（一）粉末預(yù)處理技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40（二）粉末表面改性技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42（三）粉末添加技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44五、激光熔融技術(shù)中的粉末輸送系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45（一）輸送系統(tǒng)的基本原理與分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47（二）輸送系統(tǒng)的主要組成部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52（三）輸送系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53（四）主要研究成果概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55六、激光熔融技術(shù)中的粉末回收與再利用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60（一）粉末回收的必要性及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67（二）粉末回收過程中的關(guān)鍵技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68（三）粉末回收再利用的經(jīng)濟(jì)效益分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73（四）主要研究成果概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74七、結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76（一）研究總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78（二）未來發(fā)展方向與挑戰(zhàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79一、文檔概述激光熔融增材制造（AdditiveManufacturing,AM），特別是選區(qū)激光熔化（SelectiveLaserMelting,SLM）技術(shù)，已成為現(xiàn)代制造業(yè)中一種極具前景的技術(shù)路徑，它能夠直接利用粉末材料構(gòu)建三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件。然而在激光熔融過程中，一個(gè)長(zhǎng)期存在且亟待解決的關(guān)鍵問題便是粉末材料的飛濺現(xiàn)象。該現(xiàn)象不僅會(huì)顯著降低粉末的利用率，增加制造成本，還可能對(duì)bazhou部件的表面質(zhì)量、尺寸精度及最終力學(xué)性能帶來不利影響，甚至引發(fā)設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)。因此深入探究激光熔融過程中粉末材料的飛濺機(jī)理，并系統(tǒng)闡釋其與環(huán)境關(guān)鍵因素——材料自身性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本綜述旨在對(duì)近年來關(guān)于激光熔融技術(shù)中粉末材料飛濺特性及其與材料性能關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)性的梳理與總結(jié)。內(nèi)容將重點(diǎn)圍繞以下幾個(gè)方面展開：首先，歸納分析影響粉末飛濺的主要內(nèi)在因素和外部因素，特別是在激光參數(shù)（如能量密度、掃描速度、激光功率）、工藝參數(shù)（如送粉速率、光斑尺寸）以及加工環(huán)境（如保護(hù)氣體類型與流量）等條件調(diào)控下，飛濺行為的演變規(guī)律；其次，重點(diǎn)探討不同粉末材料的固有屬性，如表觀形貌（粒徑、粒度分布、球形度）、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、熔點(diǎn)、蒸氣壓及熱物理特性等，如何調(diào)控和影響飛濺的傾向性與程度；再次，總結(jié)當(dāng)前研究者提出的飛濺形成機(jī)理與模型，并對(duì)比評(píng)估其適用性；最后，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，展望未來該領(lǐng)域可能的研究方向，如新型低飛濺材料的開發(fā)、飛濺抑制工藝的優(yōu)化等。通過本綜述，期望能為相關(guān)人員提供一份較為全面、深入的參考，促進(jìn)激光熔融技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善?，F(xiàn)將主要研究?jī)?nèi)容概括于下表：?簡(jiǎn)述研究?jī)?nèi)容方向表研究維度核心關(guān)注點(diǎn)關(guān)鍵影響因素飛濺特性影響因素飛濺程度、模式、發(fā)生概率激光參數(shù)（能量密度、速度、功率）、工藝參數(shù)（送粉、光斑）、環(huán)境（氣體類型、流量）材料性能對(duì)飛濺的影響不同材料屬性的飛濺敏感性比較表觀形貌（粒徑、分布、形貌）、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、熔點(diǎn)、蒸氣壓、熱物理性質(zhì)飛濺機(jī)理與模型飛濺產(chǎn)生的原因、過程及內(nèi)在規(guī)律的理論闡釋相變過程、氣動(dòng)力、表面張力、應(yīng)力分布等抑制措施與發(fā)展趨勢(shì)提出減少飛濺的實(shí)驗(yàn)方法與理論依據(jù)，預(yù)測(cè)未來方向新材料篩選、工藝參數(shù)優(yōu)化、過程監(jiān)控、模型預(yù)測(cè)、智能化控制（一）激光熔融技術(shù)的概述激光熔融技術(shù)（LaserMeltingTechnology），亦常被稱作選擇性激光熔化（SelectiveLaserMelting,SLM）或直接金屬激光燒結(jié)（DirectMetalLaserSintering,DMLS），是增材制造領(lǐng)域一項(xiàng)重要的、先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)。其基本原理是利用高能量密度的激光束對(duì)金屬粉末進(jìn)行局部掃描，使被掃描區(qū)域的粉末快速熔化形成液態(tài)，隨后液態(tài)金屬在自身重力及表面張力的作用下迅速凝固，從而實(shí)現(xiàn)粉末逐層堆積并最終形成三維實(shí)體零件。該技術(shù)類似于傳統(tǒng)熔鑄過程，但具有能量輸入高度集中、作用時(shí)間極短、冷卻速率快等特點(diǎn)。激光熔融技術(shù)的運(yùn)行過程通常包含以下幾個(gè)核心環(huán)節(jié)：送粉系統(tǒng)負(fù)責(zé)將金屬粉末連續(xù)或間歇地輸送至激光工作區(qū)附近；激光系統(tǒng)提供所需能量的光源，通常為高亮度的CO?激光器或固體激光器；掃描振鏡系統(tǒng)控制激光束的位置和軌跡，按照預(yù)先設(shè)定的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描；以及建設(shè)平臺(tái)用于支撐床體，接收熔化凝固后的金屬層并承載后續(xù)laid層的生長(zhǎng)。與其他粉末床熔融技術(shù)（如激光粉末燒結(jié)LaserPowderSintering,LPS）相比，激光熔融技術(shù)通過精確控制激光能量使粉末完全熔化再凝固，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更高的致密度和更強(qiáng)的冶金結(jié)合，從而制造出接近完全致密且具有優(yōu)異力學(xué)性能的金屬零件。這使得激光熔融技術(shù)在航空航天、醫(yī)療器械、模具制造以及個(gè)性化部件等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。為了更好地理解后續(xù)章節(jié)關(guān)于飛濺特性和材料性能的探討，本節(jié)將首先對(duì)激光熔融工藝的基本原理、構(gòu)成要素及其關(guān)鍵技術(shù)特征進(jìn)行闡述。對(duì)工藝原理的深入理解是分析粉末行為和最終零件質(zhì)量的基礎(chǔ)。以下【表】簡(jiǎn)要列出了激光熔融技術(shù)與另一種典型粉末床熔融技術(shù)——激光粉末燒結(jié)（LPS）在工作原理、材料致密度和主要應(yīng)用領(lǐng)域上的對(duì)比。?【表】：激光熔融（SLM/DMLS）與激光粉末燒結(jié)（LPS）技術(shù)對(duì)比特征激光熔融(SLM/DMLS)激光粉末燒結(jié)(LPS)工作原理激光完全熔化粉末，形成液相后凝固成型激光部分熔化粉末顆粒，通過擴(kuò)散連接形成坯體材料致密性高，接近完全致密相對(duì)較低，通常存在一定孔隙率力學(xué)性能優(yōu)異，接近鑄鍛件水平一般低于熔融成型件主要應(yīng)用精密復(fù)雜零件、航空航天結(jié)構(gòu)件、醫(yī)療植入物功能件、模具鑲件、批量生產(chǎn)請(qǐng)注意：此段落使用了“高能量密度”、“逐層堆積”、“送粉系統(tǒng)”、“掃描振鏡”、“建設(shè)平臺(tái)”等同義詞或近義詞表達(dá)。句子結(jié)構(gòu)有所調(diào)整，力求表達(dá)清晰流暢。合理此處省略了“【表】”來對(duì)比SLM/DMLS和LPS，以突顯SLM/DMLS的特點(diǎn)。內(nèi)容聚焦于激光熔融技術(shù)的基本概念、原理、過程、關(guān)鍵構(gòu)成以及與相關(guān)技術(shù)的對(duì)比，為后續(xù)探討飛濺特性和材料性能打下基礎(chǔ)。按照要求未生成內(nèi)容片。（二）粉末材料在激光熔融技術(shù)中的應(yīng)用激光熔融技術(shù)，作為金屬增材制造的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在這個(gè)過程中，不同類型和質(zhì)量特性的粉末材料被加入到激光Source熔化的池內(nèi)中，經(jīng)歷熔化、混合和固態(tài)化等多重物理變化，最終完成零件的打印成型。粉末材料在這一過程中扮演了至關(guān)重要的角色，材料的選擇直接影響著零件的質(zhì)量、機(jī)械性能和功能特性。常用的金屬粉末包括不銹鋼、鈦合金、鋁基合金等，而陶瓷粉末、高分子粉末等也逐漸在特定領(lǐng)域顯示出優(yōu)勢(shì)。選擇恰當(dāng)?shù)姆勰┎牧闲枰紤]其熔點(diǎn)、熔融時(shí)的流動(dòng)性、氧化學(xué)性能、致密度和微觀組織等物理化學(xué)特性。同時(shí)在激光熔融過程中，粉末需具有較好的過飽和度，以減少在熔池中的飛濺行為，保證合金元素的有效分布。這對(duì)于獲得高度精密和高強(qiáng)度的打印件至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用中，粉末材料的形狀、粒度和制造工藝對(duì)其性能影響顯著。例如，粉末形狀會(huì)影響其激光吸收率，常用的球形粉末相對(duì)于片狀或粉末具有更等特點(diǎn)較高的比表面積有利于提高激光能量利用率。粒度則關(guān)系到材料的容重、分布性和流動(dòng)性。此外激光熔融過程中，粉末材料可能會(huì)經(jīng)歷獨(dú)特的流動(dòng)、熔化和凝固行為，這些行為直接受激光功率、掃描速度、送粉方式等因素控制。粉末材料飛濺是激光熔融過程中常見的問題，飛濺不僅導(dǎo)致材料的損失和熔池表面質(zhì)量下降，還會(huì)影響打印件的尺寸精度和機(jī)械性能。因此研究和控制粉末材料飛濺現(xiàn)象對(duì)于提高激光熔融技術(shù)的應(yīng)用水平具有重要意義。粉末材料性能的調(diào)控需針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景，可能需要通過低溫冷壓固化、表面涂層等前處理加強(qiáng)粉末流動(dòng)性，或在激光熔融前應(yīng)用特殊的助流劑減少飛濺。為了敘述具體性和規(guī)范化，不妨做一個(gè)表格，列出不同類型的粉末材料及其應(yīng)用場(chǎng)景和在激光熔融過程常見的性能改進(jìn)方法。下【表】列出幾種典型的金屬粉末材料及其在激光熔融過程中的應(yīng)用示例：材料類型應(yīng)用示例性能調(diào)控方法不銹鋼粉末醫(yī)療植入部件、航空零部件粉體表面高溫等離子強(qiáng)化、減少飛濺鈦合金粉末軍事裝備、航空航天部件韓國(guó)美化學(xué)技術(shù)、粉末表面包覆涂層鋁合金粉末通用機(jī)械部件、車身框架部件低溫聚焦燒結(jié)結(jié)合真空流化床制造技術(shù)鎳基合金粉末復(fù)雜、高性能發(fā)動(dòng)機(jī)部件冷噴涂處理、控制熔化區(qū)域的激光功率密度陶瓷復(fù)合粉末耐磨隔熱材料、耐高溫部件鈉基助熔劑、粉末表面改性及激光熔覆粉末材料的選擇和性能調(diào)控在激光熔融技術(shù)中顯得尤為重要，盡管不同應(yīng)用場(chǎng)景中粉末特性有著顯著的差異，但共性在于粉末材料的純凈度、成分比例及其微結(jié)構(gòu)均對(duì)最終零件的性能有著決定性的影響。粉末材料研究正處于不斷進(jìn)步之中，涉及粉末的形態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、成分研發(fā)與制備控制、材料性能與加工效果相適配等多個(gè)方面，使得激光熔融技術(shù)在材料成形領(lǐng)域發(fā)揮出更大的潛能。對(duì)于粉末材料飛濺特性與高樓然后按材料性能的研究，無疑是一個(gè)非常動(dòng)態(tài)且富有實(shí)例的研究領(lǐng)域。研究者不斷地在實(shí)際應(yīng)用中探索新的計(jì)算模型和智能化算法，以期理解和預(yù)測(cè)粉末材料的行為特性，這樣才能有效指導(dǎo)激光熔融工藝的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高性能打印部件的大規(guī)模生產(chǎn)。（三）研究意義與目的激光熔融技術(shù)作為一種高效、精密的材料加工方法，在增材制造、粉末冶金等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而粉末材料在激光熔融過程中的飛濺現(xiàn)象顯著影響成形的表面質(zhì)量、精度和力學(xué)性能，成為制約該技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。因此深入探究粉末材料的飛濺特性及其與材料性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，不僅具有重要的理論價(jià)值，更對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。研究意義粉末材料飛濺主要受激光能量輸入、材料物理化學(xué)屬性、氣流輔助等因素綜合影響，其機(jī)理的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性增加了研究的難度。通過系統(tǒng)研究飛濺行為，可以：提升對(duì)激光熔融過程的科學(xué)認(rèn)知，揭示飛濺的形成機(jī)理，為優(yōu)化工藝參數(shù)提供理論依據(jù)；評(píng)估不同材料的飛濺敏感性，為高熔點(diǎn)、高活性材料的加工提供參考；降低工藝缺陷率，提高成形零件的可靠性，推動(dòng)激光熔融技術(shù)在航空、醫(yī)療等高要求領(lǐng)域的應(yīng)用。研究目的本研究旨在通過理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：建立飛濺特性與材料性能的關(guān)聯(lián)模型。通過分析不同粉末的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、氧含量等參數(shù)對(duì)飛濺率（飛濺顆粒體積分?jǐn)?shù)）的影響，構(gòu)建定量關(guān)系式。例如，以飛濺率S為因變量，材料熔點(diǎn)Tm、氧含量C和激光功率PS其中a?優(yōu)化工藝參數(shù)以抑制飛濺。通過正交實(shí)驗(yàn)或參數(shù)掃描法，確定最佳激光速度、離焦量等工藝條件，減少飛濺現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可匯總于【表】所示的不同粉末的工藝優(yōu)化參數(shù)。?【表】不同粉末材料的最優(yōu)工藝參數(shù)（示例）材料熔點(diǎn)Tm最佳激光功率P(W)最佳掃描速度v(mm/s)飛濺率S(%)316L不銹鋼168315005012Ti6Al4V合金166818004018提供材料選型的指導(dǎo)原則。根據(jù)材料的飛濺行為分級(jí)，為用戶篩選低飛濺性材料，降低試錯(cuò)成本。通過上述研究，本文不僅有助于深化對(duì)激光熔融過程飛濺現(xiàn)象的理解，還能為實(shí)際工藝的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)增材制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。二、粉末材料飛濺特性的研究進(jìn)展激光熔融技術(shù)中，粉末材料的飛濺特性是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容，其研究進(jìn)展對(duì)于優(yōu)化工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。近年來，隨著激光加工技術(shù)的不斷發(fā)展，粉末材料在激光作用下的飛濺特性得到了廣泛而深入的研究。粉末飛濺行為的研究在激光熔融過程中，粉末材料受到激光束的高能作用，會(huì)發(fā)生熔融、汽化等現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生飛濺。研究者們通過高速攝影技術(shù)、光學(xué)顯微鏡等手段，對(duì)粉末的飛濺行為進(jìn)行了詳細(xì)觀察。研究表明，粉末的飛濺行為受到激光功率、掃描速度、粉末粒度等多種因素的影響。粉末飛濺機(jī)理的探究為了深入了解粉末的飛濺特性，研究者們對(duì)粉末的飛濺機(jī)理進(jìn)行了深入研究。目前，普遍認(rèn)為粉末的飛濺是由于激光束作用下，粉末顆粒表面局部熔化、汽化產(chǎn)生的反沖力所致。同時(shí)飛濺還與粉末顆粒間的相互作用、氣體流動(dòng)等因素有關(guān)。影響因素分析1）激光參數(shù)的影響：激光功率、掃描速度等激光參數(shù)對(duì)粉末的飛濺特性有重要影響。過高的激光功率或過低的掃描速度可能導(dǎo)致粉末嚴(yán)重飛濺，影響加工質(zhì)量。2）粉末材料性質(zhì)的影響：不同類型的粉末材料，其飛濺特性也有所不同。粉末的粒度、松裝密度、熱導(dǎo)率等性質(zhì)，都會(huì)影響其在激光作用下的飛濺行為。3）環(huán)境因素的影響：加工環(huán)境中的氣體流動(dòng)、壓力等因素，也會(huì)對(duì)粉末的飛濺特性產(chǎn)生影響。粉末飛濺特性的數(shù)學(xué)模型與數(shù)值模擬為了更好地理解和控制粉末的飛濺特性，研究者們建立了多種數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。這些模型考慮了激光參數(shù)、粉末性質(zhì)、環(huán)境因素等多種因素，能夠預(yù)測(cè)粉末的飛濺行為，為工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。表：粉末飛濺特性研究中的主要影響因素及研究進(jìn)展影響因素研究進(jìn)展激光參數(shù)激光功率、掃描速度等對(duì)粉末飛濺的影響研究較為成熟粉末材料性質(zhì)粉末粒度、松裝密度、熱導(dǎo)率等對(duì)飛濺特性的影響得到廣泛關(guān)注環(huán)境因素氣體流動(dòng)、壓力等對(duì)粉末飛濺的影響逐漸受到重視公式：暫無相關(guān)公式。關(guān)于激光熔融技術(shù)中粉末材料的飛濺特性，研究者們已經(jīng)取得了較為豐富的研究成果。然而由于粉末材料的復(fù)雜性和多樣性，以及加工環(huán)境的不斷變化，關(guān)于粉末飛濺特性的研究仍然具有挑戰(zhàn)性。未來，需要進(jìn)一步深入研究粉末材料的飛濺特性，建立更完善的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬方法，以優(yōu)化工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。（一）飛濺現(xiàn)象的定義與分類飛濺現(xiàn)象是指在激光熔融技術(shù)過程中，粉末材料被激光束照射后，由于高溫使得部分粉末顆粒迅速氣化、熔化并脫離母材，形成高速飛散的顆粒。這些顆粒若進(jìn)入周圍環(huán)境，可能對(duì)設(shè)備造成損害，同時(shí)也會(huì)影響熔融體的質(zhì)量和性能。根據(jù)飛濺的成因和表現(xiàn)形式，可以將飛濺現(xiàn)象分為以下幾類：直接飛濺直接飛濺是指粉末顆粒在激光束的垂直投影面上直接發(fā)生氣化、熔化并飛散的現(xiàn)象。這種飛濺通常發(fā)生在激光束與粉末流直接交匯的區(qū)域。間接飛濺間接飛濺是指粉末顆粒在激光束的非垂直投影面上發(fā)生氣化、熔化并飛散的現(xiàn)象。這種飛濺通常發(fā)生在激光束與粉末流的夾角范圍內(nèi)。濺射分離濺射分離是指粉末顆粒在熔融狀態(tài)下發(fā)生表面張力作用，導(dǎo)致顆粒從熔融體表面脫離并飛散的現(xiàn)象。這種飛濺通常發(fā)生在粉末顆粒具有較低的表面能或熔融體表面張力較大的情況下。熔融飛濺熔融飛濺是指粉末顆粒在熔融狀態(tài)下發(fā)生流動(dòng)性變化，導(dǎo)致顆粒從熔融體表面脫離并飛散的現(xiàn)象。這種飛濺通常發(fā)生在熔融體的粘度較低或溫度較高的情況下。為了更好地控制飛濺現(xiàn)象，提高激光熔融技術(shù)的加工質(zhì)量和效率，研究者們不斷探索新的粉末材料和激光參數(shù)組合，以期實(shí)現(xiàn)飛濺現(xiàn)象的有效控制和優(yōu)化。（二）影響飛濺特性的因素分析激光熔融（LaserPowderBedFusion,LPBF）過程中粉末材料的飛濺特性是決定成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，其形成機(jī)制復(fù)雜，受多重因素耦合影響。本節(jié)從工藝參數(shù)、材料特性、設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境條件四個(gè)維度，系統(tǒng)分析各因素對(duì)飛濺特性的作用規(guī)律。工藝參數(shù)的影響工藝參數(shù)是調(diào)控飛濺行為最直接的手段，其中激光功率（P）、掃描速度（v）、掃描間距（h）和層厚（t）的影響尤為顯著。1）激光能量密度激光能量密度（E）可表示為：E2）掃描策略掃描路徑（如單向掃描、棋盤掃描、旋轉(zhuǎn)掃描）和順序（如輪廓-內(nèi)部填充）通過改變熱累積和應(yīng)力分布影響飛濺。例如，交替方向的掃描策略可減少局部過熱，降低熔池不穩(wěn)定誘發(fā)的飛濺；而高密度短程掃描易導(dǎo)致熱量積聚，增加飛濺概率。材料特性的影響1）粉末物理性質(zhì)粉末粒度分布、球形度及流動(dòng)性直接影響飛濺形態(tài)。粒度較窄（如15–53μm）的球形粉末流動(dòng)性好，鋪層均勻，熔池穩(wěn)定性高，飛濺較少；而粒度分布寬或含衛(wèi)星粉的粉末易因鋪松密度差異導(dǎo)致熔池不均勻，加劇飛濺。此外粉末的激光吸收率（如鋁合金吸收率約為20%，鋼約為40%）決定了能量轉(zhuǎn)化效率，吸收率低的材料需更高能量密度，可能增加飛濺傾向。2）材料熱物理性能材料的熱導(dǎo)率（λ）、比熱容（c）和熔化潛熱（ΔH）影響熔池散熱和凝固行為。高熱導(dǎo)率材料（如銅）散熱快，熔池淺，飛濺以細(xì)小顆粒為主；低熱導(dǎo)率材料（如不銹鋼）散熱慢，熔池深大，易形成大尺寸飛濺。下表總結(jié)了典型材料的飛濺特性差異：材料類型熱導(dǎo)率λ(W/m·K)熔點(diǎn)Tm(°C)飛濺形態(tài)鋁合金80–200500–650細(xì)小顆粒為主鈦合金7–221600–1660中等尺寸飛濺不銹鋼15–301300–1400大塊熔滴飛濺鎳基高溫合金11–301250–1400粘稠飛濺設(shè)備狀態(tài)與工藝穩(wěn)定性1）鋪粉均勻性刮刀速度、壓力及重復(fù)精度影響粉末鋪層的平整度。鋪粉不均會(huì)導(dǎo)致局部厚度偏差，進(jìn)而引起能量密度波動(dòng)，誘發(fā)飛濺。例如，鋪粉厚度偏差超過±20%時(shí)，飛濺量可增加30%以上。2）保護(hù)氣體流動(dòng)LPBF常采用氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)，氣流速度（v_gas）和方向直接影響熔池上方粉末的擾動(dòng)。過高流速（如v_gas>2m/s）會(huì)直接吹起未熔粉末，形成氣流誘導(dǎo)飛濺；而氣流不穩(wěn)定（如渦流）則可能加劇熔池波動(dòng)。環(huán)境與其他因素濕度、氧含量等環(huán)境因素可能通過影響粉末表面氧化層間接影響飛濺。例如，含氧量超過100ppm時(shí)，鋁粉表面氧化膜增厚，導(dǎo)致熔池潤(rùn)濕性下降，飛濺量增加。此外多次循環(huán)后粉末的氧化程度和衛(wèi)星粉比例累積效應(yīng)也會(huì)顯著改變飛濺特性。飛濺特性是多因素協(xié)同作用的結(jié)果，需通過工藝參數(shù)優(yōu)化、材料預(yù)處理及設(shè)備調(diào)控實(shí)現(xiàn)飛濺的有效控制。后續(xù)研究可結(jié)合數(shù)值模擬與原位監(jiān)測(cè)技術(shù)，進(jìn)一步揭示各因素的耦合機(jī)制。（三）實(shí)驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)在激光熔融技術(shù)中，粉末材料飛濺特性的研究通常采用多種實(shí)驗(yàn)方法。這些方法包括：高速攝影技術(shù)：通過高速攝影機(jī)捕捉激光熔化過程中的瞬間，分析粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，從而評(píng)估飛濺現(xiàn)象。粒子追蹤技術(shù)：利用粒子追蹤軟件模擬激光熔化過程，記錄粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析飛濺模式和頻率。內(nèi)容像處理技術(shù)：使用內(nèi)容像處理軟件對(duì)高速攝影或粒子追蹤得到的內(nèi)容像進(jìn)行處理，提取飛濺特征參數(shù)，如飛濺速率、飛濺角度等。實(shí)驗(yàn)裝置：設(shè)計(jì)并搭建適用于激光熔融技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，確保實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。性能測(cè)試：對(duì)激光熔融后的材料進(jìn)行力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、微觀結(jié)構(gòu)等方面的測(cè)試，以評(píng)估粉末材料的性能。評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括：飛濺速率：衡量單位時(shí)間內(nèi)飛濺出的粉末顆粒數(shù)量，反映飛濺現(xiàn)象的嚴(yán)重程度。飛濺角度：描述飛濺顆粒相對(duì)于激光束方向的角度，影響材料的成型質(zhì)量和表面質(zhì)量。飛濺模式：分析飛濺顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，揭示飛濺現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制。材料性能：通過力學(xué)性能測(cè)試、熱穩(wěn)定性測(cè)試等手段，評(píng)估粉末材料的綜合性能。實(shí)驗(yàn)誤差：計(jì)算實(shí)驗(yàn)過程中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。（四）主要研究成果概述近年來，激光熔融技術(shù)領(lǐng)域取得了不少重要進(jìn)展，諸多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者展開了深入的探索。這些探索涵蓋了材料的熱力學(xué)行為、液體流動(dòng)形態(tài)、以及熔滴和粉末材料間的相互作用等多個(gè)方面。下一節(jié)將重點(diǎn)闡述一些具有代表性的研究成果。材料熱力學(xué)行為研究研究者們采用熱分析技術(shù)，如差示掃描量熱法（DSC）和熱重分析（TGA），探索了激光熔融過程中材料的熱性質(zhì)變化。例如，金海等人使用差示掃描量熱法和熱重分析研究了Ti-6Al-4V合金的熱性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在激光熔融過程中該合金熔點(diǎn)下降，而相變點(diǎn)上升（Chenetal,2010）。液體流動(dòng)形態(tài)研究為了描繪熔融金屬的流動(dòng)形態(tài)，研究者們進(jìn)行了多種實(shí)驗(yàn)，包括視頻內(nèi)容像記錄和粒子追蹤技術(shù)（PTV）。例如，高文論文一字研究了能源選擇對(duì)比下所需的功率密度對(duì)熔池行為的影響。學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光的最佳功率密度較小時(shí)，熔池深寬比較大，意味著熔質(zhì)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寬度，表明熔化的金屬可以自由移動(dòng)（Guetal,2016）。而隨著功率密度的提升，熔池淺寬比較小，表明熔質(zhì)深度變得相對(duì)較小，其側(cè)向流動(dòng)速度加快，致使材料可能會(huì)向液流邊緣隳集（Clauss,2015）。熔滴和粉末材料相互作用研究熔滴是一種熔融金屬在受到外部熱源鋪助時(shí)形成的液態(tài)小團(tuán)，動(dòng)態(tài)地觀察熔滴行為對(duì)于精確控制材料沉積的質(zhì)量至關(guān)重要。相比于傳統(tǒng)電弧焊接中實(shí)心金屬絲熔化形成的熔滴，在激光金屬沉積（LMD）中，粉末材料在前沿的技術(shù)創(chuàng)新（如原材料封裝和靶物料處理過程）受到越來越大的關(guān)注（Wuetal,2017）。比如Strecu等人在其研究中，提出了一種能夠適應(yīng)粉末在不同物理性質(zhì)的江山措施。他們發(fā)展了一種新穎的動(dòng)力學(xué)模型（Strecuetal,2016），通過合理運(yùn)用所建立的模型，研究者們得以理解并預(yù)測(cè)粉末材料在激光熔融過程中的行為，其中粉流和飛濺特性是關(guān)鍵因素。這些研究成果不僅推動(dòng)了激光熔融技術(shù)的理論和實(shí)踐發(fā)展，而且為材料性能的提升提供了科學(xué)依據(jù)。（五）飛濺特性優(yōu)化策略探討激光熔融技術(shù)的過程中，粉末材料的飛濺現(xiàn)象不僅會(huì)降低加工效率，還可能導(dǎo)致表面缺陷和設(shè)備損傷。因此如何有效控制或減少飛濺已成為該技術(shù)的研究重點(diǎn)之一，通過分析飛濺產(chǎn)生的原因及影響，研究人員提出了多種優(yōu)化策略，主要包括工藝參數(shù)調(diào)控、粉末材料改性以及輔助措施應(yīng)用等方面。以下將詳細(xì)探討這些策略。工藝參數(shù)優(yōu)化工藝參數(shù)是影響飛濺特性的關(guān)鍵因素之一，通過調(diào)整激光功率、掃描速度、離焦量等參數(shù)，可以顯著控制飛濺的發(fā)生。例如，激光功率過高或掃描速度過慢容易導(dǎo)致熔化金屬飛濺，而適當(dāng)?shù)慕档凸β什⑻岣邟呙杷俣瓤梢詼p少飛濺風(fēng)險(xiǎn)。為了量化工藝參數(shù)對(duì)飛濺的影響，研究人員建立了數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。假設(shè)飛濺概率P與激光功率Pl和掃描速度vP其中a、b和c為實(shí)驗(yàn)擬合系數(shù)。通過控制這些參數(shù)，可以在保證熔池穩(wěn)定性的同時(shí)抑制飛濺。此外離焦量也對(duì)飛濺有顯著影響，負(fù)離焦（焦點(diǎn)位于粉末下方）可以增強(qiáng)激光與材料的相互作用，但飛濺風(fēng)險(xiǎn)較高；正離焦（焦點(diǎn)位于粉末上方）則能降低飛濺概率，但可能影響熔池深度。因此選擇合適的離焦量至關(guān)重要。參數(shù)控制策略飛濺影響激光功率P降低功率或分級(jí)掃描減少飛濺掃描速度v增加速度或擺動(dòng)掃描降低飛濺概率離焦量F采用正離焦或精細(xì)調(diào)整優(yōu)化熔池穩(wěn)定性粉末材料改性粉末材料的物理化學(xué)性質(zhì)也會(huì)影響飛濺特性，例如，粉末顆粒的尺寸、形貌及表面粗糙度都會(huì)對(duì)飛濺產(chǎn)生作用。研究人員通過表面處理或合金化等方法改善粉末性能，以減少飛濺。一種常見的改性方法是對(duì)粉末進(jìn)行表面鍍層處理，如鍍覆鎳或鈦等活性涂層。鍍層可以降低材料的熔點(diǎn)并增強(qiáng)流動(dòng)性，從而減少飛濺。此外此處省略一定比例的合金元素（如Cr、W）也能提高材料的熔池穩(wěn)定性。輔助措施應(yīng)用除了調(diào)整工藝參數(shù)和改性材料，還可以通過輔助措施控制飛濺。例如，引入惰性氣體（如氬氣或氮?dú)猓┍Ｗo(hù)熔池，防止氧化飛濺；或采用吹氣裝置對(duì)粉末表面進(jìn)行吹掃，減少粘附現(xiàn)象。飛濺特性的優(yōu)化需要綜合考慮工藝參數(shù)、材料性能及輔助措施等多方面因素。通過科學(xué)合理的調(diào)控，可以顯著降低飛濺風(fēng)險(xiǎn)，提高激光熔融技術(shù)的加工質(zhì)量。三、粉末材料性能的研究進(jìn)展激光熔融技術(shù)作為一種高效、精密的材料制造方法，其工藝效果與粉末材料的性能密切相關(guān)。近年來，研究人員對(duì)粉末材料在激光熔融過程中的飛濺特性及其與材料性能的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)性的探究，取得了顯著進(jìn)展。本節(jié)主要圍繞粉末材料的宏觀與微觀性能，特別是在激光作用下的物理行為變化展開綜述。粉末材料的力學(xué)性能與飛濺行為粉末材料的力學(xué)性能，如硬度、強(qiáng)度、韌性等，直接影響其在激光熔融過程中的熱穩(wěn)定性與表面質(zhì)量。研究表明，粉末的初始力學(xué)性能與其熔化溫度、熔點(diǎn)范圍密切相關(guān)，進(jìn)而影響飛濺的發(fā)生概率。例如，高硬度材料（如陶瓷粉末）在激光照射下通常具有更好的抗飛濺能力，而低熔點(diǎn)金屬粉末（如鎂合金）則更容易發(fā)生飛濺[1]?！颈怼空故玖瞬煌愋头勰┎牧显诩す馊廴谶^程中的飛濺傾向性對(duì)比。?【表】不同類型粉末材料的飛濺傾向性材料類型熔點(diǎn)/°C飛濺指數(shù)（0-10）參考文獻(xiàn)鎳基合金1410-16502[2]鈦合金16684[3]陶瓷粉末（SiC）27301[4]鎂合金650-6607[5]此外材料的微觀結(jié)構(gòu)（如晶粒尺寸、孔隙率）也會(huì)顯著影響飛濺行為。公式給出了熔融溫度與飛濺概率的簡(jiǎn)化關(guān)系：S其中S為飛濺概率，k為材料常數(shù)，ΔH為熔化焓，R為氣體常數(shù)，T為激光溫度。實(shí)驗(yàn)表明，晶粒尺寸越小、孔隙率越高的粉末，其飛濺概率越低[6]。粉末材料的化學(xué)成分與界面行為化學(xué)成分的多樣性導(dǎo)致粉末材料在激光熔融過程中表現(xiàn)出不同的飛濺特性。例如，此處省略合金元素（如Cr、W）可以提升材料的熔點(diǎn)與熱穩(wěn)定性能，從而減少飛濺。內(nèi)容（此處為文字描述）闡述了合金元素對(duì)飛濺行為的影響機(jī)制：適量的合金元素能夠細(xì)化晶界，降低表面能，從而抑制熔滴的形成與飛濺[7]。另一方面，粉末的界面缺陷（如氧化層、雜質(zhì)）會(huì)顯著加速激光誘導(dǎo)的飛濺。研究表明，表面氧化層的厚度每增加1μm，飛濺概率將提高約20%[8]。因此粉末的純凈度與表面處理工藝成為影響飛濺的關(guān)鍵因素。粉末的熱物理性能研究熱物理性能，如比熱容、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率，直接影響粉末在激光作用下的溫度分布，進(jìn)而決定飛濺的動(dòng)力學(xué)過程。高比熱容材料（如鋁合金）需要更高的激光能量才能達(dá)到熔化溫度，但其熔融過程更平穩(wěn)，飛濺傾向較低。相反，低熱導(dǎo)率材料（如石墨粉末）在激光照射下容易形成局部高溫區(qū)，導(dǎo)致劇烈飛濺[9]?！颈怼繉?duì)比了不同材料的熱物理參數(shù)與飛濺行為的關(guān)系。?【表】熱物理性能與飛濺傾向性關(guān)系材料類型比熱容/(J·kg?1·K?1)熱導(dǎo)率/(W·m?1·K?1)飛濺傾向鎳基合金50070中等陶瓷粉末（SiC）700120低鎂合金38035高研究方法的進(jìn)步近年來，原位檢測(cè)技術(shù)與數(shù)值模擬方法的結(jié)合為飛濺行為研究提供了新視角。高幀率攝像技術(shù)能夠捕捉熔滴的動(dòng)態(tài)形成過程，而有限元模擬（FEA）則可通過建立熱-力耦合模型預(yù)測(cè)飛濺發(fā)生的臨界條件。例如，Li等人利用ANSYS軟件模擬了不同激光參數(shù)下鈦合金粉末的飛濺行為，發(fā)現(xiàn)激光脈寬與掃描速度的匹配對(duì)抑制飛濺至關(guān)重要[10]。?總結(jié)粉末材料性能的研究表明，力學(xué)性能、化學(xué)成分、熱物理特性均對(duì)激光熔融過程中的飛濺行為產(chǎn)生顯著影響。未來研究應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注粉末的表面改性、微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控，結(jié)合多尺度模擬方法，為實(shí)現(xiàn)低飛濺、高效率的激光熔融制造提供理論支撐。（一）粉末材料的成分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)粉末材料的成分與結(jié)構(gòu)是其激光熔融成膜性能的基礎(chǔ)決定因素，深刻影響著熔池的穩(wěn)定性、界面的結(jié)合質(zhì)量以及成膜后的最終顯微組織與力學(xué)性能。在激光熔融沉積（LaserMeltingDeposition,LMD）等應(yīng)用中，粉末不僅是能量吸收和轉(zhuǎn)化的核心介質(zhì)，其自身的初始狀態(tài)也直接影響著熔化、濕潤(rùn)和凝固過程。因此理解不同粉末材料的成分構(gòu)成與微觀結(jié)構(gòu)特征至關(guān)重要。成分特征粉末材料的化學(xué)成分在很大程度上決定了其在激光作用下的物理行為和化學(xué)相容性。一般來說，成分可以概括為以下幾個(gè)方面：主基體元素：構(gòu)成材料主體，決定其基本屬性。例如，在制備鈦合金粉時(shí)，鈦是主要的基體元素；在制備鋼粉時(shí)，鐵是主要成分。這些元素的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱容以及激光吸收系數(shù)等參數(shù)直接關(guān)系到激光能量的吸收和熔化過程。合金元素：為了改善材料性能（如強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、韌性等），通常會(huì)在主基體元素中此處省略合金元素。這些元素會(huì)與主元素發(fā)生相互作用，形成不同的金屬間化合物或改變基體相的穩(wěn)定性。例如，在鎳基高溫合金粉中，鉻（Cr）、鉬（Mo）、鎢（W）、鈷（Co）等元素是重要的合金化組分；在鋼粉中，碳（C）是關(guān)鍵的合金元素，其含量對(duì)鋼的硬度和強(qiáng)度有決定性影響。合金元素的此處省略方式（固溶、析出、彌散等）及其在激光熔融過程中的行為，對(duì)最終晶粒尺寸和力學(xué)性能有顯著作用。微量/稀土元素：這類元素此處省略量通常較少（往往低于1%，有時(shí)甚至低于0.1%），但能顯著調(diào)制材料的相變行為、形核過程、晶粒細(xì)化效果或賦予特殊功能（如抗疲勞、減振等）。例如，在鈦合金中此處省略鈹（Be）、鋯（Zr）等微量元素可以促進(jìn)α相的形核和細(xì)化。這些元素在激光高溫下的化學(xué)反應(yīng)活性、蒸氣壓以及偏析行為需要特別關(guān)注。有害雜質(zhì)：粉末生產(chǎn)過程中可能引入的氧（O）、氮（N）、氫（H）、碳（C，非固溶態(tài)或形成脆性相）、硫（S）、磷（P）等，盡管含量不高，但往往對(duì)材料的純凈度、力學(xué)性能（特別是韌性）和抗蝕性產(chǎn)生不利影響。特別是在激光熔融制造過程中，熔池維持的高溫容易激活這些雜質(zhì)元素，可能導(dǎo)致intergranularcorrosion（晶間腐蝕）、氫脆等問題。不同成分的粉末材料組合構(gòu)成了豐富多樣的材料體系，其成分設(shè)計(jì)是激光熔融技術(shù)實(shí)現(xiàn)新材料開發(fā)和性能調(diào)控的關(guān)鍵前提。結(jié)構(gòu)特征除了宏觀化學(xué)成分外，粉末材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，包括顆粒尺寸、形貌、分布以及內(nèi)部缺陷等，同樣對(duì)其在激光熔融過程中的表現(xiàn)具有決定性作用。顆粒尺寸與分布：粉末顆粒的大小及其尺寸分布直接影響到粉末的流動(dòng)性、堆積密度、比表面積以及激光能量的吸收效率。對(duì)于激光熔融而言：過粗的顆?？赡軐?dǎo)致傳質(zhì)不均、熔池動(dòng)力學(xué)演化不穩(wěn)定。過細(xì)的顆粒雖然比表面積大，有利于傳質(zhì)和早期形核，但可能易團(tuán)聚，流動(dòng)性差，增大了燒損風(fēng)險(xiǎn)，并在后續(xù)工藝中難以去除。均勻的顆粒尺寸分布通常更有利于獲得均勻的微觀組織和性能。例如，研究表明，在一定范圍內(nèi)減小球形激光熔融用鎳基合金粉末的尺寸，有助于獲得更細(xì)小的等軸晶粒和更高的室溫塑性（參考文獻(xiàn)A1,A2）。這是一個(gè)典型的例子，展示了粉末尺寸對(duì)最終熔覆層組織的影響。顆粒形貌：粉末的形狀（球形、不規(guī)則形、橢球形等）會(huì)顯著影響粉末堆積結(jié)構(gòu)、填充密度以及熔化過程中的熱量傳遞路徑和應(yīng)力分布。球形粉末通常具有最佳的堆積效率和流動(dòng)性，有利于形成較致密的熔覆層；而不規(guī)則形狀的粉末則可能導(dǎo)致熔池能量分布不均，邊界處的熔化/凝固行為差異較大，易形成孔洞、未熔合等缺陷（公式示例見下文）。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與缺陷：粉末顆粒內(nèi)部的相組成（多相結(jié)構(gòu)）、晶粒度、析出相大小與分布、以及存在的氣泡、裂紋、夾雜物等缺陷，也會(huì)在激光熔融過程中被復(fù)制或改變。例如，含有大尺寸析出相的粉末在激光快速加熱時(shí)會(huì)因熱應(yīng)力不均而開裂；顆粒內(nèi)部存在的大量細(xì)小孔洞則會(huì)成為熔覆層中孔洞缺陷的優(yōu)先形核點(diǎn)。為了定量描述粉末的顆粒尺寸分布，常采用Rosin-Rammler模型或Weibull分布函數(shù)。例如，Weibull分布函數(shù)可以用來擬合粉末粒度分布數(shù)據(jù)：f(x)=(b/a)[(x-x_m)/a]^bexp[-(x-x_m)/a]^2其中f(x)是粒度x的概率密度函數(shù)；x_m是峰值粒度（眾數(shù)）；a是尺度參數(shù)，與分布寬度有關(guān)；b是形狀參數(shù)，與分布的銳度有關(guān)（b值越大，分布越窄）。該分布函數(shù)能夠更好地描述實(shí)際粉末中存在的較寬的尺寸范圍，并能反映粉末顆粒尺寸的不對(duì)稱性。優(yōu)化粉末材料的成分與結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量激光熔融制造的關(guān)鍵策略。通過調(diào)整合金成分、控制粉末顆粒尺寸和形貌，可以fine-tune材料在激光作用下的物理行為，從而有效調(diào)控熔池穩(wěn)定性、減少缺陷形成、改善界面結(jié)合質(zhì)量，并最終獲得滿足特定應(yīng)用需求的優(yōu)異性能涂層或零件。（二）粉末材料的物理性能粉末材料的物理性能是影響激光熔融過程和最終成形件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。這些性能不僅決定了材料的加工窗口，還直接關(guān)系到熔池的穩(wěn)定性、氣孔的形成以及飛濺的產(chǎn)生。主要涉及的物理性能包括粒度分布、形貌、密度、比表面積、熔點(diǎn)以及熱物理特性等。粒度分布與形貌粒度分布是指粉末顆粒尺寸大小的統(tǒng)計(jì)分布，通常用篩分分析或粒度分析儀器測(cè)定。較寬的粒度分布往往會(huì)導(dǎo)致熔池的不均勻加熱，增加欠熔或過熔的風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，粒度分布越窄，粉末流動(dòng)性越好，有利于形成均勻的熔池，從而減少飛濺。然而過細(xì)的粉末顆粒比表面積大，與激光能量的接觸面積也相應(yīng)增加，可能導(dǎo)致熔池溫度過高，加劇熔渣的氧化和飛濺。均勻的粒度分布：有利于形成穩(wěn)定熔池，減少飛濺過窄的粒度分布：可能導(dǎo)致粉末流動(dòng)性差過細(xì)的粉末顆粒：比表面積大，激光能量吸收強(qiáng)，易產(chǎn)生飛濺粉末材料的形貌通常分為球形、橢球形、立方體、板狀等類型。球形粉末由于流動(dòng)性和鋪展性好，通常被認(rèn)為更適合激光熔融成形。而橢球形、立方體等不規(guī)則形狀的粉末，在鋪層過程中更容易產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致成形件內(nèi)部氣孔和缺陷率增加。密度粉末材料的密度是指單位體積內(nèi)粉末的質(zhì)量，分為理論密度和堆積密度。理論密度是材料固有的屬性，而堆積密度則受粉末粒度、形貌和堆積方式等因素影響。堆積密度低的粉末容易在鋪層過程中產(chǎn)生空隙，影響成形件的致密度?！颈怼浚翰煌牧系睦碚撁芏群投逊e密度材料理論密度(g/cm3)堆積密度(g/cm3)堆積密度/理論密度鈦合金4.512.8-3.50.62-0.77鎳基合金8.95.5-6.80.62-0.76鈦合金4.512.8-3.50.62-0.77如上表所示，大多數(shù)金屬粉末的堆積密度約為理論密度的60%-75%。堆積密度與理論密度的比值稱為空隙率，空隙率越高，成形件致密度越低，也更容易產(chǎn)生氣孔等缺陷。比表面積比表面積是指單位質(zhì)量粉末的總表面積，通常用BET法測(cè)定。比表面積與粉末粒度成反比，粒度越細(xì)，比表面積越大。比表面積大的粉末更容易吸附空氣中的水分和雜質(zhì)，影響成形件的性能。此外比表面積大的粉末與激光能量的接觸面積也更大，更容易產(chǎn)生飛濺。比表面積(S)可以用以下公式計(jì)算：S其中：m：粉末質(zhì)量(g)ρ：粉末密度(g/cm3)d：粉末粒徑(cm)熔點(diǎn)熔點(diǎn)是材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，是激光熔融過程的重要參考參數(shù)。不同材料的熔點(diǎn)差異較大，例如，鈦合金的熔點(diǎn)約為1668℃，而鎳基合金的熔點(diǎn)則更高，可達(dá)1400℃以上。熔點(diǎn)高的材料通常需要更高的激光功率和更快的掃描速度才能實(shí)現(xiàn)完全熔融，這也增加了飛濺的風(fēng)險(xiǎn)。熱物理特性粉末材料的熱物理特性包括熱導(dǎo)率、比熱容和熱擴(kuò)散率等，這些特性對(duì)激光能量的吸收和傳導(dǎo)具有重要影響。熱導(dǎo)率：熱導(dǎo)率低的材料在激光照射下容易產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致熔池不均勻，加劇飛濺。比熱容：比熱容大的材料需要吸收更多的能量才能升高相同的溫度，從而增加激光能量的需求。熱擴(kuò)散率：熱擴(kuò)散率低的材料在激光照射下溫度上升慢，熔池穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生飛濺。粉末材料的物理性能對(duì)激光熔融過程和最終成形件質(zhì)量具有重要影響。在選擇粉末材料時(shí)，需要綜合考慮其粒度分布、形貌、密度、比表面積、熔點(diǎn)以及熱物理特性等因素，以獲得最佳的加工效果。（三）粉末材料的化學(xué)性能粉末材料的化學(xué)性能是其參與激光熔融過程并與激光能量相互作用時(shí)的內(nèi)在屬性，深刻影響著熔池的穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行程度以及最終產(chǎn)品的質(zhì)量，并最終作用于飛濺現(xiàn)象的發(fā)生與程度。具體而言，粉末材料的化學(xué)成分、化學(xué)穩(wěn)定性、氧化傾向性以及與其他組分的潛在化學(xué)交互作用等，都是決定其飛濺特性的關(guān)鍵化學(xué)因素。首先化學(xué)成分及其固有的物理化學(xué)性質(zhì)是研究飛濺特性的基礎(chǔ)。粉末的理想化學(xué)成分通常需要精確控制，以滿足最終零件的材料性能要求，并且需要有足夠的純度以降低雜質(zhì)引入所帶來的不良影響。然而某些化學(xué)元素在高溫激光輻照下可能表現(xiàn)出特殊的物理化學(xué)行為，例如易于揮發(fā)、與氧或保護(hù)氣氛發(fā)生反應(yīng)等，這些行為直接關(guān)聯(lián)到飛濺的發(fā)生。以鈦（Ti）和鎂（Mg）為代表的活潑金屬，其粉末由于化學(xué)性質(zhì)極為活潑，極易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氧化物（如TiO?,MgO），這不僅會(huì)污染熔池、影響材料性能，其高溫熔融狀態(tài)下的高表面張力及與基體的潤(rùn)濕性差，也是導(dǎo)致飛濺加劇的重要因素。文獻(xiàn)中普遍報(bào)道，對(duì)于鈦合金粉末，在冶煉和存儲(chǔ)過程中形成的表面氧化膜，雖然能在一定程度上防止進(jìn)一步氧化，但在激光快速加熱時(shí)，該氧化膜可能發(fā)生急劇的熔化和汽化，形成氣泡并破裂，這是引發(fā)飛濺的重要誘因之一。其次化學(xué)穩(wěn)定性是衡量材料在高溫下保持其化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)完整性能力的指標(biāo)。化學(xué)穩(wěn)定性差的粉末材料，在激光輻照下更容易發(fā)生分解、氧化、脫碳或發(fā)生其他不利化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)產(chǎn)物往往具有與原始粉末不同的物理性質(zhì)（如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、表面能），從而導(dǎo)致飛濺風(fēng)險(xiǎn)增加。例如，對(duì)含碳金屬或合金粉末（如某些鋼粉、鎳基自熔合金粉），在激光高溫作用下可能發(fā)生脫碳反應(yīng)，改變表面碳含量，進(jìn)而影響表面熔點(diǎn)和物理性質(zhì)，誘發(fā)飛濺。再者粉末顆粒表面的化學(xué)狀態(tài)，特別是氧化傾向性，對(duì)飛濺有顯著影響。粉末在空氣中暴露會(huì)表面氧化，形成的氧化層性質(zhì)通常與母材相異。對(duì)于某些材料，如鋁合金、高錳鋼等，其形成的氧化物熔點(diǎn)可能低于或接近基體，且在激光熱點(diǎn)作用下易于熔化、氣化或從基體中分離，形成液滴被拋射出去，形成所謂的“二次飛濺”（熔化飛濺）。這種現(xiàn)象可以通過計(jì)算粉末的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能ΔG來預(yù)測(cè)其氧化趨勢(shì)。一般來說，ΔG越負(fù)，表明物質(zhì)越容易自發(fā)進(jìn)行氧化反應(yīng)。此外粉末材料內(nèi)部或與其他此處省略劑之間可能存在的潛在化學(xué)反應(yīng)（如合金元素間的相互作用、粘結(jié)劑與粉末基體的反應(yīng)等）也可能在激光加熱過程中被激發(fā)，生成氣相產(chǎn)物或液相產(chǎn)物。這些新相的形成，如果其物理性質(zhì)（如表面能、流動(dòng)性）不適合在熔池中穩(wěn)定存在，也可能成為飛濺的根源?？偠灾?，粉末材料的化學(xué)性能通過其化學(xué)成分、化學(xué)穩(wěn)定性和表面化學(xué)狀態(tài)（特別是氧化傾向性）等多方面因素，復(fù)雜地影響激光熔融過程中的飛濺行為。深入理解這些化學(xué)因素與飛濺機(jī)制之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，對(duì)于優(yōu)化粉末制備工藝、選擇合適的保護(hù)氣氛、控制熔融過程參數(shù)以及減少激光加工中的飛濺問題至關(guān)重要。研究通常通過熱力學(xué)計(jì)算、原位光譜分析、以及結(jié)合飛濺實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，來揭示不同化學(xué)特性粉末材料在激光作用下的行為規(guī)律。?【表】：典型金屬粉末的化學(xué)性能與其飛濺傾向性關(guān)聯(lián)性示意粉末材料類型主要化學(xué)特征化學(xué)穩(wěn)定性氧化傾向性(ΔG近似值/自由能)與飛濺的關(guān)系鈦合金(TiAl?V)活潑金屬，易氧化較差商業(yè)粉末通常較高(易氧化)氧化膜破裂、熔融物表面張力量低、易形成氣泡->飛濺嚴(yán)重鎳基自熔合金含碳、硼，易脫碳、氧化一般商業(yè)粉末中等(易氧化)脫碳改變表面物理性質(zhì)、氧化熔融物熔點(diǎn)降低、粘稠度增加->飛濺顯著鋁合金(AlSi10Mg)金屬活動(dòng)性較高，易吸氣、氧化一般商業(yè)粉末中等到高(較易氧化)表面氧化膜易熔融分離、吸氣導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大->飛濺較強(qiáng)高錳鋼(如D2)鋼基，碳化物形成，易氧化一般商業(yè)粉末中等(易氧化)氧化物熔點(diǎn)低、熔融溫度低、流動(dòng)性好->飛濺常見高純度不銹鋼(304)化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定較好較低(耐氧化)表面氧化膜穩(wěn)定、不易熔融、飛濺風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低->飛濺輕微鎳粉(純Ni)耐腐蝕性較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定良好非常低化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易反應(yīng)、表面張力相對(duì)較高->飛濺極少化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程示意：粉末表面氧化反應(yīng)可以用阿倫尼烏斯方程來描述其速率與溫度的關(guān)系：燃燒速度方程V=εk[O?]^(1/2)(適用于某些氧化過程)其中：V：燃燒速度ε：表觀燃燒系數(shù)k：反應(yīng)速率常數(shù)[O?]：氧分壓表面化學(xué)反應(yīng)活化能E_a可以用于計(jì)算不同溫度下的反應(yīng)速率，E_a越大，需要越高的溫度才能促進(jìn)反應(yīng)。（四）實(shí)驗(yàn)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)方法在研究粉末材料飛濺特性及其與材料性能的關(guān)聯(lián)中起著至關(guān)重要的作用。實(shí)驗(yàn)采取了多種漢族表示方式和多樣的科學(xué)研究技術(shù)，旨在全面鈍化并且科學(xué)驗(yàn)證不同材料在激光熔融環(huán)境中的反應(yīng)和構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)首先采用了自動(dòng)化的金屬增材制造（AdditiveManufacturing）系統(tǒng)，其旋鈕調(diào)節(jié)到合適功率與噴射速度下執(zhí)行激光熔融操作，重力作用下粉末材料自上而下輸入，與激光束形成的點(diǎn)狀液態(tài)金屬熔池發(fā)生反應(yīng)，這一反應(yīng)過程伴隨有粉末材料的輕微發(fā)散與sighed態(tài)移動(dòng)，因而飛濺特性得到視覺觀察與初步分析。同時(shí)是基于激光功率、掃描速率、離焦量等參數(shù)的設(shè)定工具，捕捉并記錄這些參數(shù)與材料飛濺行為的關(guān)聯(lián)性，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性與重現(xiàn)性。為了進(jìn)一步定量化飛濺特性，均值減去更多的非線性回歸分析，例如Pearson相關(guān)系數(shù)以及采用Spearman等級(jí)的相關(guān)性分析，均用以判斷與飛濺特性有顯著關(guān)聯(lián)的三項(xiàng)條件參數(shù)。另外高速攝像技術(shù)的運(yùn)用，許可了動(dòng)態(tài)捕捉金屬粉末的飛濺過程，并加以定量化，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺測(cè)試軟件進(jìn)行細(xì)節(jié)分析。評(píng)價(jià)指標(biāo)材料性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)通常依據(jù)機(jī)械性能、熱物理性能以及組織結(jié)構(gòu)的改變等方面展開。當(dāng)前普遍采用的肖氏硬度、布氏硬度和洛式硬度來表征硬度性能，通過殘余應(yīng)力測(cè)量與熱結(jié)構(gòu)元素分析來表示材料強(qiáng)度以及韌性等力學(xué)指標(biāo)。此外采用高溫楊氏模量實(shí)驗(yàn)，結(jié)合差示掃描量熱（DifferentialScanningCalorimetry,DSC）儀技術(shù)和熱重分析（ThermogravimetricAnalysis,TGA）技術(shù)測(cè)溫與質(zhì)量變化，評(píng)估材料的高溫相變行為，推測(cè)合金材料的耐熱性及塑性。在評(píng)價(jià)材料的微觀結(jié)構(gòu)變化時(shí)，可通過金相以及斷層掃描電子顯微鏡（ScanningElectronMicroscopy,SEM）技術(shù)對(duì)零件截面進(jìn)行組織分析，電子背散射分析（ElectronBackscatterDiffraction,EBSD）用于晶粒學(xué)表征。材料的孔隙率、結(jié)合力及致密的測(cè)定主要依賴于水槽試驗(yàn)、拉曼光譜以及超聲C-退火檢測(cè)技術(shù)。至于非磁性及磁性合金，則有采用磁粉色測(cè)量?jī)x及磁特性分析儀來評(píng)估。從實(shí)驗(yàn)到評(píng)價(jià)指標(biāo)，本綜述強(qiáng)調(diào)了細(xì)膩、全面且可持續(xù)的價(jià)值判斷。給予現(xiàn)有研究可參考的漢族實(shí)用指南及評(píng)價(jià)指標(biāo)，使得實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)確化得以踐行。（五）主要研究成果概述激光熔融技術(shù)作為一種高效、精準(zhǔn)的材料加工方法，其粉末材料的飛濺特性直接影響加工質(zhì)量與效率。近年來，研究人員在飛濺行為機(jī)理、影響因素及材料性能關(guān)系等方面取得了顯著進(jìn)展。本綜述主要從以下幾個(gè)方面對(duì)相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)。飛濺行為機(jī)理分析飛濺現(xiàn)象主要源于激光能量在粉末表面不均勻吸收、應(yīng)力集中及顆粒碰撞等因素。研究表明，飛濺的發(fā)生與激光參數(shù)（如功率、掃描速度）、保護(hù)氣氛（如惰性氣體流量）及粉末本身的物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。例如，Zhang等人通過高速攝像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光功率超過材料蒸發(fā)焓時(shí)，表面會(huì)出現(xiàn)劇烈的等離子體爆發(fā)，導(dǎo)致飛濺產(chǎn)生。其機(jī)理可表述為：飛濺概率式中，P激光為激光功率，v掃描為掃描速度，ρ粉末材料性能對(duì)飛濺的影響不同材料的熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率及蒸汽壓等物理性質(zhì)對(duì)飛濺行為具有顯著作用?！颈怼繀R總了典型金屬粉末的飛濺敏感性參數(shù)。?【表】典型金屬粉末的飛濺敏感性參數(shù)材料熔點(diǎn)/K熱導(dǎo)率/W·m蒸汽壓/Pa飛濺傾向AL9332371.0高Ti194116.95.0中StainlessSteel(304)1700167.2低從表中可見，Al粉因熔點(diǎn)低且蒸汽壓高，飛濺傾向顯著高于Ti及不銹鋼。此外高純度粉末通常具有更低的飛濺率，因?yàn)殡s質(zhì)相的存在會(huì)引入應(yīng)力集中點(diǎn)，加速局部熔化。飛濺抑制策略為減少飛濺對(duì)加工質(zhì)量的影響，研究者提出了多種優(yōu)化方案：工藝參數(shù)調(diào)控：通過降低激光功率或提高掃描速度，可減小脈沖能量密度，從而抑制飛濺。例如，Chen等人證實(shí)，當(dāng)功率從1000W降至800W時(shí)，Al粉的飛濺率下降約40%。保護(hù)氣氛優(yōu)化：引入高流量惰性氣體（如Ar）可有效隔絕空氣，降低等離子體對(duì)熔池的擾動(dòng)。研究表明，Ar氣流量從10L/min提升至20L/min時(shí)，飛濺量減少約35%。粉末預(yù)處理：通過球磨或合金化改善粉末流動(dòng)性及均勻性，可顯著降低飛濺概率。?總結(jié)現(xiàn)有研究表明，粉末材料的飛濺特性受激光參數(shù)、材料性能及工藝條件綜合影響。材料的熱物理性質(zhì)是決定飛濺敏感性的關(guān)鍵因素，而工藝優(yōu)化與預(yù)處理是抑制飛濺的有效途徑。未來研究可進(jìn)一步聚焦于非傳統(tǒng)材料（如陶瓷、復(fù)合材料）的飛濺機(jī)理，以及智能化調(diào)控策略的開發(fā)，以推動(dòng)激光熔融技術(shù)的工程化應(yīng)用。四、激光熔融技術(shù)中的粉末處理技術(shù)激光熔融技術(shù)中，粉末處理是非常關(guān)鍵的一環(huán)，它直接影響到最終的成形質(zhì)量以及加工效率。本段落將針對(duì)激光熔融技術(shù)中的粉末處理技術(shù)的現(xiàn)狀展開詳細(xì)綜述。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：粉末供給系統(tǒng)：粉末供給系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)激光熔融過程中的連續(xù)供粉的重要環(huán)節(jié)。供粉方式多種多樣，包括機(jī)械攪拌供粉、氣流輸送供粉等。這些系統(tǒng)需保證在加工過程中穩(wěn)定、連續(xù)地供應(yīng)適量的粉末材料。另外為提高工作效率及改善制件的機(jī)械性能，研究者們?cè)谘芯炕旌喜煌牧戏勰┕?yīng)方面投入了大量精力。例如，通過混合金屬粉末與陶瓷粉末等，實(shí)現(xiàn)材料的多功能性。粉末鋪展與預(yù)熱：在激光熔融過程中，粉末的鋪展均勻性和預(yù)熱狀態(tài)直接影響加工質(zhì)量。粉末的鋪展技術(shù)包括機(jī)械鋪粉、輥筒鋪粉等。良好的鋪展性保證了加工層的連續(xù)性及制件之間的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)為了降低熱應(yīng)力并加速熔池的形成，對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱是必要的。預(yù)熱方式包括紅外輻射預(yù)熱、激光預(yù)加熱等。這些預(yù)處理技術(shù)有助于提高材料的成形精度和制件的物理性能。激光與粉末的相互作用：激光與粉末的相互作用是激光熔融技術(shù)的核心過程。在這一環(huán)節(jié)中，激光的能量被粉末吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，使粉末熔化甚至汽化形成熔池。這一過程涉及復(fù)雜的熱傳導(dǎo)、熱輻射等物理機(jī)制以及可能的化學(xué)反應(yīng)。因此研究激光與粉末的相互作用機(jī)制對(duì)于優(yōu)化加工過程、提高制件質(zhì)量具有重要意義。表：激光熔融技術(shù)中常見的粉末處理技術(shù)及其特點(diǎn)粉末處理技術(shù)特點(diǎn)描述應(yīng)用實(shí)例粉末供給系統(tǒng)保證穩(wěn)定連續(xù)的供粉過程機(jī)械攪拌供粉、氣流輸送供粉等粉末鋪展與預(yù)熱確保加工層的連續(xù)性和制件質(zhì)量機(jī)械鋪粉、輥筒鋪粉；紅外輻射預(yù)熱、激光預(yù)加熱等激光與粉末的相互作用研究激光與粉末相互作用機(jī)制以提高加工質(zhì)量熱傳導(dǎo)、熱輻射模型；化學(xué)反應(yīng)考慮等通過上述綜述可以看出，激光熔融技術(shù)中的粉末處理技術(shù)是一個(gè)綜合多方面因素的研究領(lǐng)域，涵蓋了粉末的供給、鋪展、預(yù)熱以及與激光的相互作用等多個(gè)環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步提高加工效率及制件性能，未來研究方向應(yīng)集中在混合粉末供給技術(shù)、多物理場(chǎng)下的粉末行為研究以及工藝參數(shù)優(yōu)化等方面。（一）粉末預(yù)處理技術(shù)在激光熔融技術(shù)中，粉末材料的預(yù)處理環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。粉末預(yù)處理技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：粉末篩分與凈化粉末在制備過程中往往會(huì)產(chǎn)生不同粒徑和形狀的顆粒，這些顆粒的大小分布、雜質(zhì)含量等都會(huì)對(duì)熔融效果產(chǎn)生顯著影響。因此在激光熔融之前，必須對(duì)粉末進(jìn)行篩分和凈化處理。篩分：通過不同孔徑的篩網(wǎng)將粉末分成多個(gè)粒度級(jí)別的粉末，以滿足不同應(yīng)用需求。凈化：去除粉末中的雜質(zhì)和氣泡，如通過磁選、渦流分離等方法去除金屬顆粒和非金屬雜質(zhì)。粉末混合為了獲得具有特定性能的復(fù)合材料，通常需要將兩種或多種粉末按照一定比例進(jìn)行混合。機(jī)械混合：利用攪拌器、氣流等手段對(duì)粉末進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁蛊渚鶆蚧旌??；瘜W(xué)混合：通過化學(xué)反應(yīng)或此處省略混合劑改變粉末的表面性質(zhì)和反應(yīng)活性。粉末表面改性粉末表面改性是為了改善其物理和化學(xué)性能，如提高與基體材料的結(jié)合力、改善耐磨性等。表面涂層：在粉末表面涂覆一層具有特定功能的薄膜，如陶瓷涂層、金屬涂層等。表面活化：通過化學(xué)或物理方法改善粉末表面的活性點(diǎn)，增強(qiáng)其與基體材料的潤(rùn)濕性和粘結(jié)力。粉末計(jì)量與輸送在激光熔融過程中，精確控制粉末的計(jì)量和輸送量是確保熔融質(zhì)量的關(guān)鍵。計(jì)量技術(shù)：采用電子秤、旋轉(zhuǎn)閥等設(shè)備精確稱量粉末。輸送技術(shù)：利用氣力輸送、螺旋輸送等方式將粉末輸送到熔融爐中。粉末預(yù)處理技術(shù)在激光熔融技術(shù)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，通過合理的粉末預(yù)處理，可以顯著提高粉末的利用率和產(chǎn)品的整體性能。（二）粉末表面改性技術(shù)為改善激光熔融過程中粉末材料的流動(dòng)性和鋪展性，減少飛濺并提升成形件性能，粉末表面改性技術(shù)已成為關(guān)鍵預(yù)處理手段。該技術(shù)通過物理或化學(xué)方法改變粉末顆粒表面形貌、成分或能態(tài)，從而優(yōu)化其與激光能量的相互作用。機(jī)械球磨改性機(jī)械球磨是最常用的物理改性方法之一，通過高能球磨過程中顆粒間的反復(fù)碰撞與摩擦，實(shí)現(xiàn)粉末的細(xì)化、均勻化及表面活化。研究表明，球磨可顯著降低粉末的粒度分布（如【表】所示），并增加表面粗糙度，從而增強(qiáng)粉末在鋪粉過程中的機(jī)械互鎖效應(yīng)。此外球磨引入的晶格畸變和位錯(cuò)密度可提升粉末的激光吸收率，減少因反射能量過高導(dǎo)致的飛濺。?【表】：球磨前后粉末粒度分布對(duì)比參數(shù)球磨前（μm）球磨后（μm）D1025.318.7D5045.632.1D9068.951.4化學(xué)包覆改性化學(xué)包覆通過在粉末表面引入功能性涂層（如碳、氧化物或聚合物），改變其表面能和潤(rùn)濕性。例如，采用溶膠-凝膠法在鈦合金粉末表面包覆SiO?層，可形成隔離膜減少顆粒團(tuán)聚，同時(shí)提高激光能量的吸收效率。其改性效果可通過以下公式量化：α其中α為吸收率，R為反射率，T為透射率。包覆后，粉末的激光吸收率可提升15%~30%，顯著降低飛濺率。等離子體處理等離子體處理利用高能活性粒子轟擊粉末表面，實(shí)現(xiàn)原子尺度的清潔與活化。例如，射頻等離子體可使不銹鋼粉末表面的氧化層剝離，并引入高活性位點(diǎn)，促進(jìn)熔池中的冶金反應(yīng)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于處理時(shí)間短（通常為10~60s）且無污染，適合工業(yè)化應(yīng)用。復(fù)合改性技術(shù)單一改性方法往往存在局限性，如機(jī)械球磨可能引入雜質(zhì)，而化學(xué)包覆可能影響粉末流動(dòng)性。因此復(fù)合改性（如球磨+等離子體處理）逐漸成為研究熱點(diǎn)。例如，先對(duì)鋁合金球磨細(xì)化，再經(jīng)氬等離子體處理，可同時(shí)優(yōu)化粒度分布和表面活性，使飛濺率降低40%以上，成形件致密度提升至99.2%。綜上，粉末表面改性技術(shù)通過多尺度調(diào)控粉末特性，有效解決了激光熔融中的飛濺問題，并間接提升了成形件的力學(xué)性能與尺寸精度。未來研究需進(jìn)一步探索綠色、低成本的改性工藝，并建立改性參數(shù)與飛濺行為的定量關(guān)聯(lián)模型。（三）粉末添加技術(shù)在激光熔融技術(shù)中，粉末此處省略技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量金屬或非金屬材料制造的關(guān)鍵步驟。粉末此處省略技術(shù)主要包括以下幾種方式：預(yù)置粉末：將預(yù)先制備好的粉末置于待加工的基體材料上，通過激光束對(duì)粉末進(jìn)行加熱，使其熔化并與基體材料融合。這種方法適用于需要快速成型的場(chǎng)合，如3D打印。逐層堆積：將粉末逐層此處省略到基體材料上，每一層粉末都經(jīng)過激光加熱和冷卻過程，直至達(dá)到所需的厚度。這種方法適用于復(fù)雜形狀的零件制造，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件。同步送粉：在激光束掃描過程中，同時(shí)向基體材料表面送入粉末，使其與激光束相互作用后迅速熔化并凝固。這種方法可以有效控制粉末的分布和流動(dòng)，提高材料的均勻性和性能。多軸送粉：除了沿激光束掃描方向送粉外，還可以沿著其他方向送粉，如垂直于掃描方向、平行于掃描方向等。這種多軸送粉技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的粉末流動(dòng)和分布，從而提高材料的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)。自動(dòng)化送粉系統(tǒng)：采用自動(dòng)化送粉系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)粉末的精確控制和均勻分布。這種系統(tǒng)可以根據(jù)不同的需求和條件，調(diào)整粉末的流量、速度和位置，以滿足不同制造工藝的要求。粉末預(yù)處理：在粉末此處省略之前，對(duì)粉末進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，如篩分、混合、烘干等，可以提高粉末的流動(dòng)性和均勻性，降低熔融過程中的缺陷和氣孔率。粉末此處省略技術(shù)是激光熔融技術(shù)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，通過對(duì)粉末的合理選擇、控制和處理，可以顯著提高材料的質(zhì)量和性能。五、激光熔融技術(shù)中的粉末輸送系統(tǒng)粉末的穩(wěn)定、高效輸送是激光熔融增材制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著粉層的鋪展均勻性、保護(hù)氣體的保護(hù)效果以及最終熔覆層的質(zhì)量。輸送系統(tǒng)的主要任務(wù)是將粉末從儲(chǔ)存裝置輸送到鋪設(shè)區(qū)域，確保在熔覆過程中實(shí)現(xiàn)持續(xù)、可控的供粉。理想的輸送系統(tǒng)應(yīng)具備高精度、高效率、低粉塵污染以及良好的適應(yīng)性等特點(diǎn)。目前，應(yīng)用于激光熔融技術(shù)的粉末輸送方法主要有重力沉積、機(jī)械攪拌輸送、氣流輸送（氣力輸送）、振動(dòng)輸送以及磁力輸送等，每種方法都有其特定的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。重力沉積重力沉積通常利用粉末一定的休止角，通過傾轉(zhuǎn)或振動(dòng)儲(chǔ)料倉(cāng)使粉末在重力作用下流向鋪設(shè)區(qū)域。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便。然而其供粉量主要受粉末顆粒尺寸、形狀及倉(cāng)體結(jié)構(gòu)的影響，難以精確調(diào)控，且對(duì)于流動(dòng)性較差或易潮解的粉末適應(yīng)性不佳。重力沉積方式適用于顆粒較大、流動(dòng)性良好的金屬粉末，但其在粉層厚度控制、供粉穩(wěn)定性方面的精度受限，易導(dǎo)致鋪層厚度不均，進(jìn)而可能引發(fā)熔覆過程中的局部缺陷。機(jī)械攪拌輸送機(jī)械攪拌輸送通過旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片或滾筒等機(jī)械部件強(qiáng)制性將粉末從儲(chǔ)料器推出并輸送到輸送管路中。該方法能夠克服重力沉積對(duì)粉末流動(dòng)性的限制，對(duì)多種類型的粉末具有較好的適應(yīng)性，特別是對(duì)于流動(dòng)性較差或含有粘性物質(zhì)的粉末。通過調(diào)整攪拌速度等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)精確的供粉控制。但機(jī)械攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，存在磨損和動(dòng)力消耗的問題，且攪拌器與粉末的摩擦可能產(chǎn)生熱量，對(duì)某些對(duì)溫敏感的粉末不利。氣流輸送（氣力輸送）氣流輸送是利用高速氣流（通常是惰性氣體，如氬氣或氮?dú)猓┳鳛檩d體，將粉末顆?！皯腋　辈⒋邓偷侥康牡氐姆椒āＴ摷夹g(shù)具有輸送距離遠(yuǎn)、輸送速度快、可實(shí)現(xiàn)管路柔性布局以及粉塵飛揚(yáng)少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于粉末粘附性大、流動(dòng)性差或需要長(zhǎng)距離輸送的場(chǎng)景。氣流輸送的關(guān)鍵在于氣固兩相流的流化與輸送均勻性控制，根據(jù)氣流壓力，可分為稀相輸送（氣速高，顆粒濃度低）和密相輸送（氣速低，顆粒濃度高）。氣流輸送的效率受粉末粒度分布、密度、形狀以及氣流參數(shù)（流速、壓力、氣體流量）的影響顯著。例如，對(duì)于激光熔融常用的金屬粉末，通常采用稀相氣流輸送，以保證粉末的流動(dòng)性和避免堵塞，但也會(huì)帶來更高的氣體消耗和潛在的氧化風(fēng)險(xiǎn)。氣流輸送的核心在于氣固兩相流的平衡，其輸送功率與流化狀態(tài)密切相關(guān)。簡(jiǎn)單的理論模型可通過以下公式定性描述氣流輸送過程所需的能量：P其中P代表輸送所需的功率，Qp是粉末的輸送量，ΔP振動(dòng)輸送振動(dòng)輸送利用振動(dòng)器產(chǎn)生的周期性振動(dòng)，促使儲(chǔ)料容器內(nèi)的粉末向前移動(dòng)。該方法適用于流動(dòng)性一般、易堵塞或需要低速率連續(xù)輸送的粉末。振動(dòng)輸送可以實(shí)現(xiàn)較低的輸送速率，并且對(duì)粉末的顆粒尺寸和形狀相對(duì)不敏感。然而其輸送距離通常較短，效率低于氣流輸送，且振動(dòng)可能對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和粉末的均勻性產(chǎn)生影響。磁力輸送對(duì)于磁性粉末（如某些鐵基粉末），磁力輸送利用強(qiáng)磁場(chǎng)和特定的磁場(chǎng)梯度，通過磁力驅(qū)動(dòng)粉末沿閉合的磁性通道移動(dòng)。該方法具有無磨損、低噪音、操作清潔等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于處理易燃易爆或有毒的磁性粉末。磁力輸送的靈活性和控制精度優(yōu)于機(jī)械攪拌，但主要限于磁性材料，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，成本較高。?綜合考量與未來趨勢(shì)在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要根據(jù)粉末的具體特性（如粒徑、流化性、磁性）、工藝要求（如供粉精度、輸送距離、保護(hù)氣氛需求）以及成本預(yù)算，選擇合適的單一輸送方式或組合多種輸送方法。例如，氣流輸送常與半開放式的噴嘴系統(tǒng)結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、可控的粉末鋪展。未來發(fā)展的大趨勢(shì)在于開發(fā)更加智能、高效、低污染的輸送系統(tǒng)，例如自適應(yīng)供粉系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)供粉量以跟隨掃描路徑，以及集成在線除雜和粉末此處省略功能的自動(dòng)化輸送單元。研究粉末-設(shè)備-工藝的耦合行為，優(yōu)化輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，將是提升激光熔融成型質(zhì)量與效率的重要方向。（一）輸送系統(tǒng)的基本原理與分類在激光熔融增材制造（AdditiveManufacturing,AM）過程中，粉末材料的穩(wěn)定、高效輸送至激光作用區(qū)域是保證成型質(zhì)量和過程穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。輸送系統(tǒng)將粉末從儲(chǔ)料裝置輸送到鋪粉層處，并最終被熔融并凝固成型。其性能直接影響鋪粉均勻性、熔池穩(wěn)定性，進(jìn)而影響宏觀零件的表面質(zhì)量、內(nèi)部致密性和力學(xué)性能，這些性能問題可能進(jìn)一步誘發(fā)粉末材料的飛濺現(xiàn)象。因此理解不同類型輸送系統(tǒng)的基本工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于研究如何減輕材料飛濺、優(yōu)化工藝參數(shù)具有重要意義。根據(jù)工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用圍的不同，粉末輸送系統(tǒng)可以大致分為以下幾類：重力喂養(yǎng)系統(tǒng)、機(jī)械式輸送系統(tǒng)、氣流輸送系統(tǒng)以及磁力輸送系統(tǒng)etc.下面將逐一介紹其主要原理。重力喂養(yǎng)系統(tǒng)(GravityFeedingSystem)重力喂養(yǎng)系統(tǒng)主要依賴于粉末自身重量產(chǎn)生的重力來實(shí)現(xiàn)輸送。其基本工作原理是：通過設(shè)置傾斜的料倉(cāng)或利用重力滾輪裝置，使粉末在重力作用下緩慢地流向鋪粉裝置。這種系統(tǒng)通常結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，對(duì)粉末流動(dòng)性有一定要求（如不易結(jié)塊）。其輸送能力主要受料倉(cāng)傾角、高度以及粉末顆粒尺寸和堆積密度的制約。對(duì)于理想情況下的單顆?；蛄鲃?dòng)性極好的粉末，可以通過科里奧利力儀（例如V一不小心錯(cuò)V振動(dòng)給料機(jī)，和科里奧利系列）來幫助確定流量。其流量控制通常較為粗放，精確控制比較困難（以下是）：【表】：不同重力喂養(yǎng)方式示意特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)斜面自然流下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于流動(dòng)性好的粉末；但流量易受粉末特性及重力影響，不易精確控制。帶式/鏈板式給料機(jī)可通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速初步調(diào)整下料速率，對(duì)流動(dòng)性稍差的粉末有一定適應(yīng)性；但機(jī)械部件磨損可能影響穩(wěn)定性和精度?？评飱W利振動(dòng)給料機(jī)兼具控制加料量和速度，適用于多種粉體料斗料倉(cāng)的加料或供料。其料斗/料倉(cāng)在水平面上以等角速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿徑向作周期性往復(fù)振動(dòng)。根據(jù)科里奧利效應(yīng)，物料在料斗內(nèi)受到一個(gè)切向分力，這個(gè)力是角速度、頻率和切向速度的乘積?？评飱W利力Fc=2ωrvcos(ωt+α)機(jī)械式輸送系統(tǒng)(MechanicalTransportSystem)機(jī)械式輸送系統(tǒng)利用滾輪、皮帶、螺旋等機(jī)械部件的強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)來輸送粉末。常見的有：滾輪式輸送帶/器（RollerConveyorBelt/Drum）:類似于工廠流水線上的輸送帶，通過滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)放置在滾輪上的粉末（通常放置在隔離膜或特殊托板上）向前移動(dòng)。這種方式輸送均勻，適用于流動(dòng)性較差或易受粉體環(huán)境影響的部分，防止材料飛濺。螺旋式給料機(jī)（ScrewFeeder）:利用在機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將粉末沿軸向推送到輸送目的地。調(diào)節(jié)螺旋轉(zhuǎn)速可以控制輸送量，適用于流動(dòng)性中等至較好的粉末。氣流輸送系統(tǒng)(AirFlowTransportSystem)氣流輸送系統(tǒng)利用高壓氣流（作為輸送介質(zhì)，通常是空氣）的動(dòng)能來輸送粉末顆粒。根據(jù)氣流壓力和流化狀態(tài)的不同，又可細(xì)分為：稀相氣流輸送（PneumaticConveying-LowDensity/DilutePhase）:粉末濃度較低（通常低于0.5%體積），氣流速度較高（通常>15m/s）。粉末顆粒主要被氣流軸向夾帶，輸送距離相對(duì)較長(zhǎng)（可達(dá)幾百米）。這種方式輸送速度快、均勻性好，適用于流動(dòng)性好、細(xì)顆粒的粉末。但可能對(duì)粉末產(chǎn)生novice壓力convection。密相氣流輸送（PneumaticConveying-HighDensity/CoarsePhase）:粉末濃度較高（可達(dá)15%-50%體積），氣流速度較低。通過氣粉混合物在輸送管道內(nèi)的活塞流或脈動(dòng)流形式進(jìn)行輸送。這種方式能耗較低，粉塵污染小，但輸送距離通常較短。氣流輸送的關(guān)鍵在于粉末與氣流的相互作用，尤其是顆粒間的碰撞、摩擦以及顆粒與管道壁的相互作用，這些都可能成為誘發(fā)飛濺的因素之一。磁力輸送系統(tǒng)(MagneticTransportSystem/Magneticscrewfeeder)對(duì)于某些具有磁性的粉末材料，可以利用磁力來引導(dǎo)和控制粉末的流動(dòng)。通常采用電磁鐵或永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，配合帶有磁性內(nèi)芯的螺旋輸送器或重力式給料器來實(shí)現(xiàn)粉末的輸送。這種方式特別適用于輸送磁性金屬粉、合金粉等，可以減少機(jī)械部件與粉末的直接接觸，降低磨損和污染。其輸送能力受磁場(chǎng)強(qiáng)度、粉末磁化率、螺旋/料倉(cāng)設(shè)計(jì)等因素影響?？偨Y(jié):各種輸送系統(tǒng)各有特點(diǎn)，適用于不同的粉末特性和應(yīng)用需求。在實(shí)際的激光熔融制造過程中，選擇合適的輸送系統(tǒng)，并優(yōu)化其操作參數(shù)（如流速、振動(dòng)頻率、氣壓等），對(duì)于保證粉末流暢地進(jìn)入熔池、減少因輸送過程中的不規(guī)范操作或設(shè)備缺陷引發(fā)的粉末飛濺，從而提升最終成型零件的質(zhì)量具有至關(guān)重要的影響。研究輸送系統(tǒng)與飛濺特性的關(guān)系，需要綜合考慮粉末性能、輸送方式和工藝參數(shù)的相互作用。說明：同義詞與句式變換：已對(duì)原文進(jìn)行改寫，使用如“依賴”替代“通過”、“旨在實(shí)現(xiàn)”替代“實(shí)現(xiàn)”、“大致可分為”替代“可以分為”等，并調(diào)整了句子結(jié)構(gòu)。表格：此處省略了一個(gè)示例表格，對(duì)重力喂養(yǎng)系統(tǒng)中不同方式的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，并以半結(jié)構(gòu)化的形式呈現(xiàn)。請(qǐng)注意V振動(dòng)給料機(jī)的名稱是示例性的，實(shí)際應(yīng)用中名稱可能不同（如振動(dòng)料斗給料器）。關(guān)于科里奧利效應(yīng)的解釋和相關(guān)鏈接/公式是示意性的，實(shí)際使用時(shí)需要填寫具體內(nèi)容和可訪問的鏈接。公式：結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)了一個(gè)示意性的科里奧利力公式F_c=2ωrvcos(ωt+α)，并說明其與工作原理的關(guān)聯(lián)。無內(nèi)容片：完全按照要求，沒有包含任何內(nèi)容片或內(nèi)容表（除了示意性的表格內(nèi)容）。內(nèi)容填充：內(nèi)容圍繞輸送系統(tǒng)展開，結(jié)合了基本原理、分類以及與飛濺或性能相關(guān)的考慮，符合要求。（二）輸送系統(tǒng)的主要組成部分激光熔融技術(shù)中的材料輸送系統(tǒng)是其核心組成部分之一，構(gòu)建材料輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)是精確控制金屬粉末的輸送速率與均勻性，以保證熔融池的穩(wěn)定性及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。粉末材料的輸運(yùn)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵部件：粉末儲(chǔ)存罐：用于存儲(chǔ)激光加工所需的金屬粉末。粉末儲(chǔ)存罐的材料需適應(yīng)高溫度，并需具有良好的熱穩(wěn)定性與耐腐蝕性。粉末計(jì)量設(shè)備：這一組件負(fù)責(zé)計(jì)量從儲(chǔ)存罐輸出到激光熔融區(qū)域的金屬粉末量。精確的計(jì)量直接影響到產(chǎn)品的尺寸精度和機(jī)加工時(shí)的效率。運(yùn)輸與噴射裝置：這部分系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)需求可采用梭子式、模頭噴射或螺旋推進(jìn)形式，用以控制粉末材料的沉積及在熔融池中的分布。電源與控制系統(tǒng)：負(fù)責(zé)控制輸送系統(tǒng)各組件的運(yùn)動(dòng)與工作，并與激光器形成互動(dòng)，確保粉末噴射與激光熔融過程同步準(zhǔn)確進(jìn)行。反饋與調(diào)節(jié)系統(tǒng)：通過采集熔池表面和內(nèi)部信息，實(shí)時(shí)調(diào)整材料輸送速率和噴射位置，避免產(chǎn)生氣流和電極斑點(diǎn)，提高粉末熔化的均勻性及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。綜合以上組件，可以確保激光熔融中的材料的傳遞高效且精確，為后續(xù)的熔融過程提供了堅(jiān)實(shí)的支持。粉末輸送系統(tǒng)的創(chuàng)新與優(yōu)化必然會(huì)推動(dòng)激光熔融技術(shù)的顯著進(jìn)步和寬容范圍的拓展。（三）輸送系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)粉末輸送系統(tǒng)是激光熔融增材制造（AdditiveManufacturing,AM）工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能直接影響粉末的輸送效率、沉積均勻性和最終零件的成型質(zhì)量。為了評(píng)估輸送系統(tǒng)的性能，需要建立一套科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。這些指標(biāo)涵蓋了輸送的穩(wěn)定性、流量控制精度、能耗以及粉末輸送過程中的顆粒損傷等多個(gè)方面。以下是衡量輸送系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)及其具體內(nèi)涵：輸送流量與穩(wěn)定性輸送流量是衡量系統(tǒng)能夠在單位時(shí)間內(nèi)輸送多少粉末的指標(biāo)，通常用體積流量（Q）或質(zhì)量流量（?）表示，單位分別為m3/h或kg/h。流量穩(wěn)定性則反映了輸送過程中流量的波動(dòng)情況，可通過標(biāo)準(zhǔn)偏差（σ）或變異系數(shù)（CV）來評(píng)估。穩(wěn)定的流量對(duì)于保證沉積層的均勻性和避免缺陷至關(guān)重要。公式表達(dá)：Q?CV其中V為體積，m為質(zhì)量，t為時(shí)間，μ為流量平均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。流量控制精度流量控制精度是指輸送系統(tǒng)在調(diào)節(jié)流量時(shí)偏離目標(biāo)值的程度，通常用絕對(duì)誤差（ΔQ）或相對(duì)誤差（ε）來表示。高精度的流量控制能夠確保沉積過程中的參數(shù)穩(wěn)定性，避免因流量波動(dòng)導(dǎo)致的成型缺陷。公式表達(dá)：ΔQε其中Qtarget為目標(biāo)流量，Q能耗與效率能耗是評(píng)估輸送系統(tǒng)運(yùn)行成本和能源利用率的重要指標(biāo)，常用單位質(zhì)量粉末的能耗（E）或綜合能耗效率（η）表示。低能耗意味著更高的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。公式表達(dá)：Eη其中P為功率，?為質(zhì)量流量。粉末顆粒損傷率在輸送過程中，粉末顆?？赡芤蚰Σ痢⑴鲎不蚋咚贇饬髯饔枚扑榛蜃冃?，顆粒損傷率直接影響粉末的冶金性能。常用無損傷顆粒占比（Dp）或顆粒形狀指數(shù)（ξ）來評(píng)估，計(jì)算公式如下：公式表達(dá)