增材制造(Additive Manufacturing,AM,亦称3D打印)是一种可以加工出复杂形状和结构零件的技术,其通过一层一层铺设粉体材料,逐层进行激光扫描烧结得到预制的零件,目前比较广泛地运用于工业生产领域。在整个3D打印的过程中,加工的粉末材料是至关重要的。其在铺粉过程中的流动性差异会严重影响粉层的均匀性,导致激光烧结以后会出现孔洞、表面凸起或出现凹坑、零件的致密性达不到要求等情况。因此,要从粉末流动性能的影响因素展开研究,从而提高零件的精度。此外,铺粉过程的工艺参数设置也会严重影响粉层均匀性,如刮板速度、铺粉厚度等。如何铺出平整、均匀、高致密度的粉层一直是学者们研究的重要课题。本文基于SLS背景下选择镍基高温合金粉末作为研究对象,从粉体流动性和铺粉质量进行相关研究。主要研究内容如下所示:(1)首先对镍基高温合金粉末进行微观形貌测量和流动特性测试实验。采用扫描电子显微镜观察其表面的形貌,为后续仿真模拟的数值模型提供依据;采用激光粒度分析仪测出其粒度分布范围,了解颗粒粒径大小的累积体积分布;采用粉体综合测试仪对粉末的各项流动性能指数进行测量;采用四联直剪仪测量粉末内摩擦系数和内摩擦角。采用恒温箱加热粉末,研究不同温度下休止角的变化;采用筛分仪筛选出粉末,分析不同粒径对休止角的作用规律。(2)利用离散元软件进行建模并校准参数。首先选取Hertz-Mindlin弹性模型和JKR模型作为接触模型;然后利用休止角数值模型和直剪数值模型,与实验测量得到的数据进行对比以后把数值模型中的相关参数校准,校准到一个合理的参数以后继续进行深入的仿真研究。(3)通过以上仿真中得到放入校准参数,构建铺粉过程的数值模型,从刮板速度和铺粉厚度进行铺粉质量的研究。首先分析了粉体铺粉过程中的颗粒速度分布场以及堆积角的变化情况。再分析粉层的填充特性,从粉层表面颗粒的形貌和填充率进行研究。最后分析了粉层的均匀性情况,从表观密度以及表观密度偏差来表征。(4)设计制作了测试铺粉质量的实验装置,对铺粉质量进行具体地分析。实验设计两个变量,改变刮板平移速度和铺粉厚度来进行研究。通过测量实验装置上每个盒子里的粉末质量来对粉层的铺粉质量进行表征。然后分析每组数据的标准差,得出粉层的均匀性差异,最后分析铺粉移动方向中对粉层质量的影响。