微细激光增材制造高强铝合金毛细芯结构成形工艺及毛细功能研究

来源：机械工程学报杂志2026年第3期北京时间：

作者：刘贺, 顾冬冬, 李林轩, 裴斌, 周优优

单位：1. 南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 210016;2. 江苏省高性能构件增材制造工程研究中心 南京 210016

摘要：针对高强铝合金毛细芯结构的高精度成形及传质功能需求，研究了常规激光粉末床熔融(Conventional laser powder bed fusion，c-LPBF)与微细激光粉末床熔融(Micro laser powder bed fusion，μ-LPBF)成形高强铝合金微特征结构的成形性与毛细性能。μ-LPBF成形高强铝合金结构的极限尺寸约为86 μm，缺陷等效直径集中于25～40 μm，平均缺陷体积和球形度分别为9.99×10-6 mm3、0.76；远优于c-LPBF工艺(缺陷等效直径50～100 μm，球形度降至0.48)，且在200 μm以下结构展现出优异的尺寸精度与缺陷抑制能力。基于数值模型揭示了颗粒飞溅和剥蚀行为的演化机制，c-LPBF因强金属蒸汽羽流导致粉末飞溅速度超过10 m/s、剥蚀带宽度为821～932 μm；而μ-LPBF因蒸汽扰动减弱，飞溅速度降至5 m/s以下、剥蚀带宽度缩小至159～239 μm，工艺稳定性显著提升。μ-LPBF结构获得了更高的毛细压差-渗透率乘积(ΔPcapK=16.08×10-8 N)与毛细因子(K/Reff=1.16 μm)，展现出更均衡的综合传质性能，为热控结构的优化设计与一体化成形提供了参考。

关键词：激光增材制造,微米级激光粉末床熔融,高强铝合金,毛细结构；