激光粉末床熔融数值模拟研究进展

激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion,LPBF）是金属增材制造的一种成熟技术，具有成形精度高、零件致密度接近100%等优势，适用于制备复杂结构、小尺寸和高精度零件，已应用于航空航天、汽车、模具和医疗等领域。LPBF成形过程集成了从纳米、微米到宏观尺度下的复杂多物理与化学现象，属于极速冷却、微熔池的非平衡凝固行为，在成形过程中，温度、熔池尺寸等难以通过试验手段分析与测量，因此数值模拟是研究LPBF成形机理的重要手段。首先，总结了LPBF铺粉、打印和后处理过程中传热、传质、碰撞等典型物理和化学现象；其次，综述了LPBF成形过程中宏观力学数值模拟、粉末床离散元数值模拟、风场数值模拟、熔池介观数值模拟、微观组织数值模拟，以及结构优化数值模拟技术的研究现状及发展趋势。