激光選區熔化（SLM）是基于金屬粉末床逐層熔融、堆積與成形的一種增材制造技術。SLM可以制造高致密度且具有復雜精細幾何結構的金屬零件，相關制品已在生物醫療、航空航天、模具制造等領域獲得相關應用，是金屬增材制造領域的前沿技術。但是SLM成形過程中，存在嚴重的粉末飛濺與剝蝕現象，容易加重孔隙、裂紋、球化等成形缺陷，進而降低零件性能，成為制約SLM應用于發展的瓶頸之一。

飛濺與剝蝕是目前SLM研究中的熱點與難點。通過高速／高倍光學攝像、X攝像同步輻射成像等實驗手段，可以在粉末顆粒尺度對飛濺與剝蝕現象進行觀測。但是，飛濺與剝蝕過程的流場形成、溫度演變、壓力分布等關鍵信息仍難以直接捕捉，因此，難以直接剖析SLM飛濺與剝蝕行為的內在物理學機制。現有針對SLM熔池的數值模型中，通常將DEM的粉末床作為初始幾何條件，單向輸入至FVM模塊，然后再FVM模塊中計算“固定粉末床”的熔融過程，整個過程只能將離散的粉末床視作固定的幾何床，無法實現激光掃描過程中粉末床飛濺與剝蝕行為的計算。
近期，《Acta Materialia》報道了題為“Spattering and denudation in laser powder bed fusion process： multiphase flow modelling”的研究。該研究將有限體積法（FVM）與離散單元法（DEM）進行雙向動態耦合，實現了SLM粉末床飛濺與剝蝕行為的計算與模擬。研究論文由陳輝（蘇州工業園新國大研究院副研究員）及合作導師閆文韜（新加坡國立大學Assistant Professor）發表。
該研究首先計算了SLM激光掃描過程中，掃描道周圍粉末顆粒的剝蝕運動與飛濺運動，結合光學攝像等實驗觀測結果對模型進行了校對。通過周圍流場演變的計算，揭示了熔池金屬噴發氣體帶動周圍氣體形成內向渦流，進而驅動粉顆粒形成吸卷與噴射，由此導致剝蝕與飛濺的物理過程。其次，計算了氣體熱膨脹導致的流場變化與粉末溫度變化過程，并由此排除了實驗分析中氣體熱膨脹引起剝蝕與飛濺的假設。*后，計算了不同金屬蒸汽噴射角狀態下的剝蝕與飛濺過程，對如何削弱SLM剝蝕與飛濺行為進行了探討。該文為SLM飛濺與剝蝕的研究提供了一種數值模擬建模思路與方案，有助于深入了解飛濺與剝蝕行為的內在物理學機制，并進行相關改善。
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