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  纯铜及铜合金选区

      激光熔化成型的难点：

      金属材料对激光的吸收率直接影响激光增材制造成形件质量。选区激光熔化成形铜及铜合金零件目前已经有了大量的研究，但依然是难以解决铜对1064nm波长激光的高反射率问题。有学者对纯铜板材及球形纯铜粉末进行了激光吸收率实验，检测结果表面纯铜板对1064nm波长激光的吸收率只有4%，球形度较高的铜粉激光吸收率为44%，近球形铜粉的激光吸收率为32%，激光吸收率较低直接导致激光增材制造过程中激光能量散失，熔池温度过低，成形件会出现粉末未熔化，孔洞，致密度低等缺陷，影响成形件的力学、导热和导电性能。

激光功率600W，扫描速度1000mm/s，得到致密度为97.8%的纯铜试样

      铜粉激光吸收率的影响因素：

     如何提高铜对1064nm波长的激光吸收率，对于当下的选区激光熔化成形的铜零件质量至关重要。以下将从多个方面对激光吸收率进行研究。

      01 粒度的影响

      三种不同粒度分布的纯铜粉末对不同激光的反射率如下图所示，可见铜粉对激光的反射率会随着波长的增加而增加，尤其在于高于550nm波长的波段，铜粉对激光的反射率迅速增加，这也是1046nm红外激光有着良好的致热性SLM成形铜零件较为困难的主要原因。40-160um纯铜粉对1064nm波长激光的吸收率为21.8%，15-53um范围的激光吸收率为22%，5-35um范围的激光吸收率为39.4%。

三种粒度分布的纯铜粉末对不同波长激光的反射率及在1064nm波长出的激光反射率

     金属粉末的激光吸收率收到多种因素的影响，除了粉末材料本身的性质之外，还收到粉体颜色、温度、颗粒表面质量、激光入射角度等因素的影响。粒度的变化引起铜粉色泽及激光在粉末颗粒间反射次数的变化，粉体颗粒越小，粉末色泽越暗，在一定范围内粉末粒度越小粉体对1064nm波长激光的吸收率越高。金属粉末的粒径越小，激光在粉体之间的反射次数会增加，间接提高粉体对激光的吸收率。

      02 合金化影响

      测试Cu-0.8wt%Cr粉末的激光反射率并与纯铜粉末的激光吸收率对比，Cu-0.8wt%Cr粉末在1064nm波长处的激光反射率为69.5%，相对于同等粒度分布纯铜粉末的激光反射率有所下降，仍高于5-35um纯铜粉的激光反射率，如下图所示。已有实验表明，与铜相比Cr具有更高的光吸收值，并且Cr元素固溶在Cu晶格畸变也会对激光吸收率产生影响，在相同的15-53um粒度范围内，由于加入了0.8wt%的Cr元素，Cu-0.8wt%Cr粉末的激光吸收率大于纯铜粉末的激光吸收率，在1064nm处，Cu-0.8wt%Cr粉末的激光吸收率为30.5%，而15-53um纯铜粉末该数值为22%。