高强度铝合金构件SLM工艺仿真要点分析*

李 笑，巫晓莉，张 明，王 哲，孙 明

1.北京卫星制造厂有限公司，北京 100190

2.中国空间技术研究院神舟学院，北京 100086

3.湖南科技学院土木与环境工程学院，湖南 永州 425199

1 研究背景

随着《中国制造2025》的提出，智能建造在建筑行业成为热点。铝合金作为一种轻质高强、耐腐蚀性能好、维护费用低、可塑性强、可循环利用、适用于增材制造的材料[1]，已经在大型客机和民用航天等高精尖制造领域得到应用，也为建筑中复杂异型构件的制造提供了新的解决方案。

增材制造又称“3D打印”，是一种新兴的制造成型技术。其原理是以数字模型技术为基础，利用高功率密度的移动热源，将粉末或丝状的原材料进行逐层堆积或定点修复，并制造出物品实体[2]。与传统的机械加工手段相比，增材制造过程无需模具、材料利用率高、可快速形成复杂几何结构，除了精密的机械金属构件，还可以将不规则的异型建筑构件，尤其是雕龙画凤的仿古建筑构件一次成型生产出来。激光选区熔化工艺（Selective Laser Melting,SLM）在获得高致密度和高精度构件方面具有突出的优势，成为研究的热点。

2 SLM概述

SLM工艺是在流动的惰性保护气体中依据构件截面的几何信息，通过高功率激光沿设定的扫描路径熔化预先铺好的金属粉末，层层堆叠直到构件加工完成。粉末吸收激光热量融化，同时液相黏度降低，使得金属液体有足够时间进行铺展，减少冶金缺陷，提高构件的综合性能。

因此，SLM被广泛应用于尖端领域复杂合金零件的制造，如萨瑞卫星公司研制的镂空式框架结构卫星，是成形精细复杂结构金属零件领域最具潜力的增材制造技术之一，但存在以下几个显著问题。……