聂文忠，曾嘉艺，李晓萱，邱渭濠

(上海应用技术大学机械工程学院，上海 201418)

0 引 言

铝合金增材制造零件在汽车、船舶、航空航天领域的轻量化结构中具有广阔的应用前景[1-3]。金属增材制造技术主要分为粉末床熔合法(Powder-Bed Fusion, PBF)和直接能量沉积法(Direct Energy Deposition, DED)，前者的典型技术有激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)和电子束选区熔化(Electron Beam Melting, EBM)，后者的典型技术有激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping, LENS)和电弧熔丝增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing, WAAM)[4]。与等材加工与减材加工相比，电弧熔丝增材制造生产周期短、材料利用率及设计自由度高。但是，由于电弧的高能量密度和材料本身的特性[5]，电弧熔丝增材制造铝合金中会产生大量气孔，而气孔造成的应力集中会导致裂纹萌生和扩展，造成其力学性能变差[6-7]。因此，电弧熔丝增材制造铝合金中气孔缺陷的产生机理、影响因素及解决方案成为其研究热点。为了给致力于抑制和消除电弧熔丝增材制造铝合金零件气孔缺陷的研究者提供参考，作者对气孔缺陷的形成原因、影响因素和改善方法进行了综述。

1 气孔缺陷的形成原因

电弧熔丝增材制造铝合金中气孔缺陷通常由两种机制共同作用而形成，一种是铝合金液、固相中氢原子的溶解度差异，另外一种是铝合金凝固收缩过程中液、固相之间的体积差异。

氢原子在每100 g液体纯铝中的最大溶解量为0.65 mL，而在每100 g固体纯铝中的最大溶解量为0.034 mL，由于液、固两相之间的氢溶解度存在巨大差异，这成为导致电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔形成的主要原因[8]。……