通過粉體材料及SLM工藝優化，包括：

1，嚴格控制原始粉體材料及激光成形系統中的氧含量以改善潤濕性；

2，合理調控輸入激光能量密度以獲取適宜的液相粘度及其流變特性，可有效抑制球化效應及微裂紋形成，進而獲取近全致密結構。

對于以Al合金為代表的輕合金零件激光快速成形，先前絕大多數研究報道是基于SLS半固態燒結成形機制，但因嚴重的球化效應及孔隙缺陷，故研究進展不大；而SLM技術可望為高性能復雜結構Al合金零件近凈成形與快速制造提供嶄新的技術途徑。Al基合金零件SLM成形具有高難度，是由材料自身特殊物理特性本質所決定的。一方面，，通常低功率CO2激光難以使Al合金粉體發生有效熔化，而要求使用能量密度更高的光纖或Nd：YAG激光，這無疑對激光器性能提出了更苛刻的要求。另一方面，Al合金材料熱導率高，SLM成形過程中激光能量輸入極易沿基板或在粉床中傳遞消耗，導致激光熔池溫度降低，熔體粘度增加且流動性降低，故其難以有效潤濕基體材料，導致SLM成形球化效應及內部孔隙、裂紋等缺陷。其三，從成形工藝角度，Al合金材料密度較低，粉體流動性差。 

需指出的是，基于SLM／SLRM成形機制，雖能在一定程度上改善激光成形件的致密度和表面光潔度，但因成形過程中粉末發生完全熔化／凝固，故在固液轉變過程中將出現明顯的收縮變形，致使成形件中積聚較大的熱應力，并將在冷卻過程中得以釋放，使得成形件發生變形、甚至開裂。由于激光選區熔化成形技術成形粉末需求量大，需要在整個成形平面鋪設金屬粉末，因而不適宜成形貴重的金屬；整個成形平臺較大，惰性氣體保護效果較差，因而也不適宜成形易氧化的金屬粉末。

選區激光熔化技術的優勢  

在原理上，選區激光熔化與選區激光燒結相似，但因為采用了較高的激光能量密度和更細小的光斑直徑，成型件的力學性能、尺寸精度等均較好，只需簡單后處理即可投入使用，并且成型所用原材料無需特別配制。選區激光熔化技術的優點可歸納如下：

1．直接制造金屬功能件件，無需中間工序； 

2．良好的光束質量，可獲得細微聚焦光斑，從而可以直接制造出較高尺寸精度和較好表面粗糙度的功能件；

3．金屬粉末完全熔化，所直接制造的金屬功能件具有冶金結合組織，致密度較高，具 有較好的力學性能，無需后處理；

4．粉末材料可為單一材料也可為多組元材料，原材料無需特別配制；

5．可直接制造出復雜幾何形狀的功能件；

6．特別適合于單件或小批量的功能件制造。選區激光燒結成型件的致密度、力學性能較差；電子束熔融成型和激光熔覆制造難以獲得較高尺寸精度的零件；相比之下，選區激光熔化成型技術可以獲得冶金結合、致密組織、高尺寸精度和良好力學性能的成型件，是近年來快速成型的主要研究熱點和發展趨勢。  

選區激光熔化技術的研究展望  

（1）實現激光快速成形專用金屬粉體材料系列化與專業化。重視粉體材料對改善激光快速成形性能的物質基礎作用，深入定量研究適于選區激光熔化成形工藝的粉體化學成分、物性指標、制備技術及表征方法，實現激光快速成形專用金屬及合金粉體材料的專業化和系列化。  

（2）深入定量研究金屬及合金粉體激光成形冶金本質及其機理。緊扣金屬及合金粉體激光快速成形關鍵科學問題，包括激光束—金屬粉體交互作用機理、激光熔池非平衡傳熱傳質機制、超高溫度梯度下金屬熔體快速凝固及內部冶金缺陷和顯微組織調控、金屬粉體激光熔化成形全過程及各類型內應力演變等冶金、物理、化學及熱力耦合問題，為改善金屬及合金粉體激光快速成形組織和性能提供科學理論基礎。  

（3）高性能復雜結構金屬及合金零件激光控形控性凈形制造。以激光快速成形專用高流動性金屬粉體設計制備為物質基礎，以激光非平衡熔池冶金熱力學和動力學行為、激光成形顯微組織調控機制、激光成形件內應力演化規律多尺度預測為理論基礎，通過粉體設計制備—零件結構設計—SLM成形工藝—組織及性能評價的一體化研究，面向航空航天、生物醫藥、模具制造等領域應用需求，實現高性能復雜結構金屬及合金關鍵零件激光控形控性直接精密凈成形制造。對于金屬零件選區激光熔化快速成形的材料、工藝及理論的研究，尚有很多方面未獲得本質突破。對于該領域諸多新材料、新工藝、新現象及新理論的深入研究與發掘，是實現激光快速成形技術走向工程應用的基礎。 

選區激光熔化技術的研究工作 

大量學者和研究團隊對選區激光熔化技術進行了大量的工作。RehmeO等對選區激光熔化成型過程的重要參數進行分析并歸類，研究了掃描線長度、掃描間距、層厚、成型方向等參數對零件的致密度和殘余應力的影響。KozoOsakada等研究了鎳基合金、鐵基合金和純鈦材料的選區激光熔化成型特性，分析成型件的熱應力分布，通過掃描策略和預熱等方法減小熱應力，并直接制造出致密度90％以上的金屬模具。J．P．Kruth等利用Rayleigh不穩定性原理解釋鐵基合金的球化現象，并提出利用掃描策略和控制氧含量的方法消除球化，同時研究不同的元素會對激光吸收率、熱傳導性、熔液的潤濕及鋪展性、氧含量以及Rayleigh不穩定性等的影響。I．Shishkovsky等對鋁鋯陶瓷材料的選區激光熔化成型特性進行了分析，研究成型件的組織結構及成份，并發現在空氣中成型的零件是具有致密組織結構和規則穩定相分布的。

M．Badrossamay等對不銹鋼和工具鋼進行了研究，研究了掃描策略、激光功率等參數對成型質量的影響，其研究發現，不銹鋼和工具鋼有著類似的成型規律，并且成型質量和掃描速度之間不是呈線性關系，由此推測掃描速度對粉床熱量的損失量有影響。I．Yadroitsev等采用不銹鋼等原材料對選區激光熔化成型工藝開展了很多工作，研究了掃描策略對致密度的影響、掃描角度對力學性能的影響，采用“填充后再填充的掃描策略”可獲得高致密度成型件，同時發現掃描傾斜角度對成型件的屈服強度和抗拉強度影響不大；另外，通過工藝實驗，采用優化工藝參數成型出厚度為140μm的連續薄壁。Gusarov等利用熱力學分析選區激光熔化成型過程的熔池穩定性，采用Rayleigh不穩定性原理解釋高掃描速度下的球化現象，并提出適合連續熔池的較優熔池形狀，即減小熔池長寬比并增加熔池與基板的接觸線寬度。

KamranAamirMumtaz等研究了鎳合金的單道熔池，分析掃描策略對致密度的影響，并提出改善表面質量的方法，即采用“填充后再填充的掃描策略”可防止因相鄰熔池搭接而導致熱變形，同時成型出致密度達99．7％的合金零件。Julio、Rehme、McKown、Yadroitsev等［33－35］還對選區激光熔化直接成型功能性材料進行了初步探索，并取得一些成果，如：Julio等采用選區激光熔化直接制造出具有散熱功能管材料；Rehme等采用選區激光熔化直接制造出具有胞元結構的多孔醫用植入體材料，而McKown等則直接制造出網格狀材料；Yadroitsev等則研究了選區激光熔化直接制造具有微孔結構的過濾材料零件。

國內對選區激光熔化技術的研究工作雖然起步較晚，但至今也取得了很大的進展。主要的研究單位有：華南理工大學、華中科技大學、南京航空航天大學、上海交通大學等高校以及其他一些科研單位。其中華南理工大學在不銹鋼、銅合金、鎳合金和鈦合金等開展了大量的工藝實驗，研究了激光功率、掃描速度、掃描間距、掃描策略等對致密度、尺寸精度、內部組織等的影響；華中科技大學也對不銹鋼的成型工藝進行了一些探討，采用正交實驗方法優化工藝參數；南京航空航天大學除了對一些常用材料進行研究外，還采用選區激光熔化直接制造復合材料功能件；上海交通大學采用316L不銹鋼研究了選區激光熔化成型件的表面質量和內部微觀組織，并得到高致密度的功能件。

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