Fundamental in-situ Investigations on the Changes of Particle Properties during Powder Bed Fusion of Cu-based materials using a Laser Beam, Depending on the Atmosphere and the Exposure Parameters

使用激光束进行铜基材料粉末床熔融过程中颗粒特性随大气和曝光参数变化的基础原位研究

基本信息

项目摘要

The overarching goal is to develop a basic understanding of the influence of changes in particle properties in the Powder Bed Fusion (PBF) process of pure Cu-powder and the associated influence on the laser energy coupling, the microstructure formation process, and the associated mechanical, and physical properties. This project focuses on the absorption of oxygen by Cu-powder surfaces, investigations on the change in powder properties and their influence on reusability and the necessary process-technical adjustments concerning powder conditioning (recycling) and the exposure parameters or the process gas atmosphere. Therefore, high-resolution in-situ X-ray diffraction experiments will be carried out to investigate the interactions occurring in the PBF-process between the bulk powder with specific and well-known properties, the process gas atmosphere, and the laser beam. The knowledge gained will be used to derive measures (targeted aging of powder surfaces by pre-oxidation, recycling) which allow reproducible PBF processing of Cu-bulk powder. Targeted surface conditioning through the formation of oxides, and the deposition of thin Ni-layers is intended to increase laser absorption, which on the one hand, contributes to increasing the process speed and, on the other hand, enables the PBF-processing of materials with high reflectivity (Cu) for the lasers typically used today (wavelength ≈1060 nm). It will also be investigated whether the melt viscosity (smooth surfaces and minor post-processing by machining) can be influenced by the introduction of oxygen (by particle oxidation, via the process gas by using mixed gases) into the PBF-process. The aforementioned scientific questions with high technological relevance are answered in a project consortium, in which the competences concerning powder processing and the evaluation of powder properties (HAM), the characterization of the microstructure and the associated material properties (FUW), and the in-situ re-melting tests and aging tests for mapping the oxidation and reduction kinetics of bulk powder (FPTUDo) are available.
总体目标是对纯Cu-popder粉末床融合(PBF)过程中粒子性质变化的影响进行基本理解,以及对激光能量耦合,微结构形成过程以及相关的机械和物理特性的相关影响。该项目的重点是Cu-popoder表面对氧气的荒谬,对粉末性质变化的研究及其对可重复性的影响以及有关粉末调节(回收)的必要过程技术调整以及暴露参数或工艺气体气氛。因此,将进行高分辨率的原位X射线衍射实验,以研究与特定和众所周知的特性,工艺气体气氛和激光束之间的PBF粉末中发生的相互作用。所获得的知识将用于得出测量(通过氧化前的粉末表面靶向老化,回收利用),该测量值允许可重现的Cu-Bulk粉末可重现PBF加工。通过氧化物的形成而有针对性的表面调节,薄质Ni层的沉积旨在增加激光吸收,一方面,这有助于提高过程速度,另一方面,可以使PBF对材料的PBF处理具有高反射率(CU)的高反射率(CU),以适用于当今使用的激光(CU)(当今使用的激光)。还将研究是否会通过引入氧气(通过粒子氧化,通过使用混合气体使用混合气体)引入氧气(通过粒子氧化,通过使用混合气体)将熔体粘度(平滑表面和较小的后处理)影响。具有高技术相关性的理性科学问题在项目联盟中得到了回答,其中有关粉末加工的能力和粉末性能的评估(HAM),微观结构的表征和相关材料特性(FUW)以及拟层内融化的测试和粘贴测试,以映射氧化和还原的粉末(FPT)。

项目成果

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