张学军

在航空领域，金属增材制造目前主要有五种方法：激光选区技术、激光直接沉积成形技术、电子束选区技术、电子束熔丝技术、电弧熔丝技术。飞机和发动机由于追求大载荷、高可靠、长寿命，因而要求材料要轻质、高强、耐高温，结构要低缺陷、高稳定性。而材料在追求轻质、耐高温、高强的同时，往往导致低塑性和高热裂纹敏感性，这将降低材料的焊接性能。

我们知道，金属材料增材制造的基本原理就是焊接，低塑性和高热裂纹敏感性材料可焊性差，极易出现焊接裂纹，可见，航空领域追求材料的先进性与增材制造成形工艺的要求是一对矛盾。

这是航空材料增材制造的特点，也是应用增材制造技术时必须要解决的问题。我们通过研究发现，金属材料增材制造的组织、缺陷、表面粗糙度、结构应力集中是影响结构综合力学性能的四个要素，粉末材料、打印设备、结构设计、打印工艺和后处理都会影响这四个要素。

组织：有明显方向性

在组织方面，激光选区熔化成形技术的原理是由若干层焊道叠加起来，最后制成材料。如果我们把该材料切割出一个剖面，从垂直切面看，就是一条条焊道堆积起来的，从水平切面看，就是各条焊道互相交叉形成的。

钛合金激光选区熔化技术制成的材料，其组织状态在纵向和横向存在显著的差异。在纵向上，组织具有比较明显的方向性。我们知道，镍基高温合金的枝晶组织会穿过两个或几个焊道向上生长。……