[发明专利]脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法、装置及介质

权利要求书

1.一种脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，包括：

步骤1：计算热源，根据所述热源通过数值计算或有限元软件获得打印过程中的温度场信息；

步骤2：使用相图软件计算材料热物性，材料热物性包括：固相线温度和液相线温度；

步骤3：建立一次枝晶间距计算模型，计算脉冲激光3D打印过程中的一次枝晶间距。

2.根据权利要求1所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，所述热源为面热源，其表达式为：

其中，t是打印时间，T是随打印时间变化的温度，Q是热源，t₁是脉冲宽度，P是激光功率，η是激光吸收率，h_c(T₀-T)代表自然对流，h_c代表热传递系数，代表表面到环境的辐射，δ_b是Stefan–Boltzmann常数，ε是发射率，T₀是环境温度，r_b是激光半径，r是距离激光中心点的距离。

3.根据权利要求1所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，步骤1中获得所述温度场信息包括：

模拟打印过程中的温度场分布，追踪液相线等温面，进而获取等温面温度梯度。

4.根据权利要求3所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，建立一次枝晶间距计算模型包括：

通过所述液相线等温面与所述等温面温度梯度计算温度梯度和枝晶生长速度；

通过所述温度梯度和所述枝晶生长速度，计算均值参数；

通过所述固相线温度和所述液相线温度，计算分配系数；

通过所述均值参数和所述分配系数，建立所述一次枝晶间距计算模型。

5.根据权利要求4所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，通过公式(2)计算温度梯度：

通过公式(3)计算枝晶生长速度：

其中，G为温度梯度，t是打印时间，T是随打印时间变化的温度，V为枝晶生长速度，gradT(0,0,Z)是等温面空间坐标(0,0,Z)处的温度梯度，Z为熔池深度。

6.根据权利要求5所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，通过公式(4)计算均值参数：

其中，为均值参数。

7.根据权利要求6所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，通过公式(5)计算分配系数：

k₀＝(T_m-T_L)/(T_m-T_S) (5)

其中，k₀是分配系数，T_m为合金基体元素的熔点，T_L为固相线温度，T_S为液相线温度。

8.根据权利要求7所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，其特征在于，步骤3中所述一次枝晶间距模型为：

其中，ΔT₀是凝固间隔，D是液体扩散率，Γ是Gibbs-Thomson系数。

9.一种脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测装置，其特征在于，包括：

温度场信息模块，用于计算热源，并根据所述热源通过数值计算或有限元软件获得打印过程中的温度场信息；

材料热物性计算模块，用于使用相图软件计算材料热物性，材料热物性包括：固相线温度和液相线温度；

预测模块，用于建立一次枝晶间距计算模型，计算脉冲激光3D打印过程中的一次枝晶间距。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法。