郭鑫鑫，陈哲涵

北京科技大学 机械工程学院，北京 100083

激光增材制造(Laser Additive Manufacturing，LAM)是一种依据计算机辅助设计的零件三维模型将金属粉末边熔化边逐层累积的零件成形技术[1]，由于其具有零件结构设计自由、材料浪费少、能够实现复杂结构零件快速成型等特点，适合应用于要求轻质高强的航空航天制造领域。特别是随着航空航天典型构件产品日益复杂，零件结构趋向复杂化、大型化，增材制造技术相比传统制造技术将成为满足现代飞行器快速低成本研制的关键制造方法之一，并为新材料的开发提供了机会[2-5]。

依据所采用的粉末输送方式，激光增材制造技术可分为两大类[6-8]：粉末床熔融(Powder Bed Fusion，PBF)，利用高能量的热源照射预先铺设好的金属粉末薄层，使材料局部熔化并凝固成形以获得金属制件，如图1(a)所示的选区激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)；定向能量沉积(Directed Energy Deposition， DED)，粉末沿着同轴热源，通过喷嘴的载气流直接输送到表面的熔池中，将熔化后的液态金属按照预定的轨迹在基板上逐层沉积凝固成形，如图1(b)所示的直接金属沉积技术(Direct Metal Deposition，DMD)。SLM技术和DMD技术作为激光增材制造技术的两个主要研究方向引领着当前金属增材制造技术的发展[9]。

图1 激光增材制造技术Fig.1 Laser additive manufacturing technology

现阶段，成形零件在精度、尺寸、表面质量、性能控制等方面的不足，成为激光增材制造技术广泛工业化的瓶颈[10-11]。其主要原因在于，在零件成形过程中的快速重复的加热-冷却循环，会产生较大的热梯度、较高的凝固速率和局部温度变化，并在每一层都产生复杂的连锁效应[12-14]，从而导致材料蒸发和熔池不稳定，最终产生裂纹、孔隙和球化等缺陷，以及独特的微观结构。……