鎳基高溫（wēn）合金因其優異的高溫（wēn）服役性能被（bèi）廣泛應用於航天、航空等領域。相（xiàng）比於傳統（tǒng）的鑄造、機械切削等加工方法，3D打印能突破空間形狀複雜、高溫成形等條件的（de）限製，已發展成為高精度、形狀複雜鎳基高溫合金航空（kōng）部件的主要成形（xíng）方法。而3D打印的致密化是阻礙高性能鎳基高溫合金構件應用和發展的（de）主要原（yuán）因，其（qí）中空隙的運動是影響3D打印構件致密化的主要（yào）因素之一。3D打印成形過程中，粉末在高能激光束的作用下，發生（shēng）一係（xì）列複雜的（de）冶金、化學（xué）及熱力耦合的非平（píng）衡相變過程，很難通過實驗方法（fǎ）研究熔池中空隙的（de）運動規律，進而難以提高（gāo）合金構件的致密（mì）度。相比之下（xià），數值模（mó）擬仿真技術能根據3D打印過程的特性，開發合適的模型，設置相應的邊界條件，模擬3D打印成形過程熔池的熱力學行（háng）為及孔隙的運動特性，進而實現對構件（jiàn）致密化的物理本質研究。

       顧冬冬教授課（kè）題組利（lì）用（yòng）數值（zhí）模擬仿真技術，開發介觀尺度模型，研究鎳基高溫合金（jīn）在3D打印成形過程中的熱力學行（háng）為（wéi）及孔（kǒng）隙運動特性，進而從本質上（shàng）揭示3D打印鎳基高溫合金構件的致密化（huà）機理。結果表明（míng），熱力學行為對孔隙運動影響較大：當激光（guāng）能量（liàng）密度逐漸增加至221.5J/m，Marangoni流逐漸增強，熔池中殘留的孔隙逐漸減小，構件致（zhì）密度逐漸（jiàn）提高至98%以上，而激光能量密度進（jìn）一步增加，熔池內部產生的渦流易於捕獲孔隙，造成熔池中殘留較多的孔隙，導（dǎo）致構件致密度大幅下降。

       此外，該介觀模型及孔隙運（yùn）動特性研究方法可為提高3D打印合金（jīn）構件的致密化提供一種有效（xiào）的解決途徑。