在高真空条件下 ， 热离子信号随激光功率线性增加 ， 直到实现键孔模熔化状态 。 高扫描速度下氩气作用下的信号响应更依赖于表面形貌的变化 ， 信号极大值是由轨迹开始和结束处的激光扫描速度变化引起的 。 在氩气中测量到正的电流极性 ， 在高真空和氩气环境之间有六个数量级的差异 ， 这完全出乎意料 。 这些观察表明 ， 等离子体形成是与测量信号相关的一个关键现象 。 正极性是由电子从等离子体羽流到金属衬底引起的 。
热离子发射的观察表明 ， 在LPBF增材制造过程中 ， 等离子体的形成以前归因于激光束对汽化金属的电离 ， 也可能是由于电子从金属表面释放到氩气中 ， 随后与激光的大电场相互作用造成的 。 利用热离子信号进行过程监测 ， 在对粉末覆盖衬底进行孵化扫描时 ， 发现了由于配置不良的加工条件和随机形成的表面缺陷造成的过热位置 。 最先进的多物理模拟证实了增加的熔体凹陷深度和热离子信号之间的关系 ， 包括熔体池中的扰动导致材料喷射(即溅射)和增加的信号 。 模拟还揭示了水动力和电响应对表面温度变化的根本差异 ， 这归因于增加后坐力压力以克服熔体池惯性所需要的时间 。 结果表明 ， 采集到的热离子信号可以纳入传统的数据采集方案和处理方法 ， 包括FFT和信号阈值分析 。 本文给出的结果说明了热离子发射探测在提供激光驱动现象探测方面的潜力 ， 并提高了我们对LPBF增材制造工艺的认识 ， 同时也补充了现有的诊断能力 。
来源：Laser-metal interaction dynamics during additive manufacturing resolved by detection of thermally-induced electron emission communications materials doi.org/10.1038/s43246-020-00094-y
参考文献：Wohlers Report 2019. 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry (Wohlers Associates Fort Collins 2019).
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