激光与红外

作者：谢梦梦

单位：1.江南大学机械工程学院,江苏 无锡 214122；2.上海硅酸盐研究所,上海 200050；3.固体激光技术重点实验室,北京 100015；

关键词：3D打印;混合均匀性;CFD;激光陶瓷

基金：国家自然科学基金青年基金项目(No.E33GJ515)资助。

随着科技的发展,功能梯度材料能够更好地满足实际应用的需求,例如梯度掺杂结构的激光陶瓷能够很好的缓解热效应。然而,通过传统方法制备梯度结构材料通常是困难的。3D打印具有成型复杂构型的能力,可以很好地适应于功能梯度材料制备。本文提出了一种基于直书写3D打印激光陶瓷的主动混合打印头,并选用了纯YAG和025 at Yb∶YAG陶瓷浆料来验证该混料喷头的混合性能。首先,探究了两种浆料的流变性能。然后,采用Ansys Fluent软件对混合过程进行了计算机流体力学(CFD)仿真,探究了混合转速对混合均匀性的影响。此外,通过扫描电镜(SEM)结合能谱(EDS)面扫描检测了不同混合转速下混料喷头挤出线条截面上Yb元素的分布,并将实验结果与数值模拟结果进行了比较,验证了模拟的正确性。最后,将该混料喷头与直书写装备相结合,成功制备了梯度掺杂Yb∶YAG激光陶瓷。总之,混料直书写打印为制备梯度掺杂Yb∶YAG激光陶瓷提供了更多可能性。

来源：2023年第11期

《激光与红外》期刊编辑部

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