激光等離子體的散射作用主要是由于拉曼散射和布里淵散射。發(fā)生拉曼散射時(shí)，激光和等離子體的電子波相互作用，散射成一個(gè)電子波和兩個(gè)散射電磁波。發(fā)生布里淵散射時(shí)，激光和等離子體離子波相互作用，散射成離子聲波和散射電磁波。但是在激光3D打印過程中，粉末顆粒的尺寸與激光波長更為相近，導(dǎo)致在激光等離子體中，電子波和離子波的散射作用要小于粉末顆粒的散射作用，所以研究粉末顆粒對于激光的散射作用較多。當(dāng)進(jìn)入到天體物理或者高能等離子體研究領(lǐng)域時(shí)，激光等離子體本身的散射作用才變得不可忽視。

粉末是激光3D打印過程中使用的重要原材料，粉末的加入使得激光噴嘴到工件的區(qū)域變得更加復(fù)雜。由于激光3D打印技術(shù)仍然是一個(gè)較為新興的技術(shù)，對這門技術(shù)的研究并沒有得到充分的細(xì)分，具體到激光3D打印過程中的粉末與等離子體的研究數(shù)量也并不充足。因此參考了與激光3D打印技術(shù)有共通之處的激光熔敷技術(shù)。

激光熔覆技術(shù)是使用送粉噴嘴將粉末送進(jìn)或者提前預(yù)置粉末，通過激光單層單道或者多層多道進(jìn)行掃描，使粉末燒灼固化。雖然該技術(shù)的加工方向和加工高度都有所限制，但其中采用噴嘴送進(jìn)粉末、單層單道掃描方式的實(shí)驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值。唐霞輝等人研究了三種粉末材料產(chǎn)生等離子體所需要的臨界激光功率。實(shí)驗(yàn)使用了CO2激光器，通過分別在Fe、Co、Ni三種材料上掃描探測能否產(chǎn)生等離子體的方法，判斷不同材料產(chǎn)生等離子體的臨界激光功率。實(shí)驗(yàn)測得的Fe在常溫下對激光的吸收率為5.5%，且產(chǎn)生等離子體所需的激光臨界功率高于其他兩種金屬。張屹等人采用了CO2激光器對1.6mm厚的鍍鋅鋼板進(jìn)行搭接焊，加工期間添加了不同量的銅粉，分析銅粉對于等離子體光信號(hào)的影響。結(jié)果表明添加銅粉后，等離子體的溫度震蕩顯著降低，并且穩(wěn)定在5000K附近。陳鎧等人研究了合金粉末對于CO2激光焊接時(shí)焊縫成形和焊接過程穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)中同樣觀察到了添加粉末之后等離子體噴發(fā)會(huì)更加穩(wěn)定的現(xiàn)象。并且，填充合金粉末之后，鋁合金產(chǎn)生等離子體的臨界激光功率降低，焊接過程更加穩(wěn)定、焊縫成形更加良好。哈達(dá)等人采用預(yù)置粉末的模式，分析了激光等離子體與激光功率、掃描速度、送粉量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激光等離子體產(chǎn)生的藍(lán)紫光的強(qiáng)度隨掃描速度的變化基本不變，隨激光功率的變大而變大，隨送粉率的增大而先增大后減小。

上一篇：激光3D打印與激光等離子體分析
下一篇：將等離子體理論應(yīng)用于激光3D打印制造過程的工藝優(yōu)化研究