刘佩峰

（中南大学 粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙 410083）

1 增材制造技术简介

增材制造（AM）是材料和制造科学研究中一个非常活跃的领域，有望改变“制造游戏”。AM可以为商业产品中的快速组件和系统设计变化提供最终的敏捷性/定制化，支持组件部分的整合和“不可能的”复合材料或结构。对于广泛使用的低成本原料的聚合物和聚合物基复合材料，高度灵活的AM平台正在迅速扩展，目前已广泛应用于小型和大规模的零件制造，例如，聚合物大面积增材制造（BAAM）已在大型结构上得到了证明，包括汽车和建筑物。尽管聚合物材料的技术壁垒已基本克服，但金属合金的增材制造仍然具有挑战性。

目前，用于制备复杂金属和合金的增材制造技术主要包括粉末床熔融（Powder bed fusion，PBF）与定向能量沉积（Direct energy deposit，DED）[1]，如图1所示。PBF以高度聚焦的高能粒子束扫描粉末床，使扫描路径上的粉体材料熔融并结合为整体，逐层堆叠得到所需的三维实体。PBF的能量密度集中且粉末细密，粉末堆积无需刚性支撑，不仅可以精确高效地赋予金属与骨骼完美贴合的复杂外形，还可以根据需要制备出不同尺寸、形状和数量的内部孔隙，成为个性化金属的主要增材制造方法。在DED中，金属材料以粉末或金属丝的形式通过喷嘴输送，然后利用热能熔化。激光工程净成形（LENS）是用于直接能量沉积的最常见的商业工艺，该技术通过多个喷嘴提供了一种简单的多材料输送系统，且能够原位沉积和合成不同的材料。……