高速激光熔注中粉末颗粒掺入行为的影响机制及其在金属基复合材料制备中的关键作用

本研究针对高速激光熔注技术制备金属基复合材料（MMC）过程中存在的粉末颗粒变形和团聚问题，通过建立简化模型并结合高速成像分析，揭示了球形熔融碳化钨（SFTC）颗粒在工具钢1.2362中的掺入机制，发现颗粒动能对掺入时间具有决定性影响，为提升MMC层耐磨性与表面纹理质量控制提供了重要理论依据。

　　

通过高速激光熔注技术（High-Speed Laser Melt Injection）制备金属基复合材料（Metal–matrix composite, MMC）层，可显著提升工具（如平整轧辊和压铸活塞）的耐磨性并赋予特定表面纹理。为实现高效生产，需采用高激光强度以达到高速工艺要求，但这会引发强烈的激光-粉末相互作用，导致粉末颗粒出现非预期变形和团聚现象。此类相互作用既发生在颗粒从喷嘴至熔池的传输过程中，也存在于颗粒掺入熔池阶段。

本研究聚焦球形熔融碳化钨（Spherical Fused Tungsten Carbide, SFTC）颗粒在工具钢1.2362中的掺入行为：首先构建简化模型以确定影响掺入的关键因素；其次通过高速成像技术分析SFTC颗粒的掺入过程。结果表明，颗粒在掺入初始阶段的动能对掺入时间具有决定性作用。尽管大多数颗粒可直接掺入熔池，但10%~40%的颗粒会先漂浮于熔池表面而后完成掺入。

（注：Conflict of Interest部分仅声明作者无利益冲突，未提供具体实验数据或结论，故未纳入翻译内容。）