最先进的基于激光的多金属材料增材制造
1 、最先进的基于激光的多金属材料增材制造技术主要包括激光粉末床融合（LPBF） 、基于激光的定向能量沉积（L-DED）和激光-诱导前向转移（LIFT）。 激光粉末床融合（LPBF）技术特点：LPBF技术通过激光束扫描金属粉末床，实现粉末的局部熔化并逐层堆积 ，形成复杂的三维结构 。
2、MSPI-AM 的实现解决了高性能金属构件制备中的一大挑战 ，即通过并行设计多种材料 、多类新结构和相应的3D打印工艺，具备相互兼容性 ，从而为激光-金属的一体化增材制造提供系统性解决方案 。这种制造方式不仅缩短了制造周期 ，提高了精度，而且大大增强了材料的多功能性，满足了航空航天领域中对金属构件的高要求。
3 、SLM 3D打印技术 ，全称选择性激光熔化（Selective Laser Melting） ，是一种先进的增材制造技术 。它通过高能激光束精准熔化金属粉末，逐层构建三维实体零件 。在打印过程中 ，CAD模型首先被切片成多个截面 ，然后激光束依据这些截面数据精确熔化金属粉末，层层叠加直至形成完整的实体。
4、金属激光增材制造需求分析 LAM 基于数模切片 ，通过逐层堆积来实现金属零件的近净成形制造 ，尤其适合复杂形状零件、梯度材质与性能构件 、复合材料零件和难加工材料零件的制造，在航空航天等先进制造方向备受青睐。
5 、南京航空航天大学的顾冬冬教授在材料科学与技术学院和江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室取得了重大突破 ，发表在Science上的首篇一作论文 ，展现了在激光增材制造领域的创新 。顾教授的成就不仅体现了南京航空航天大学对青年人才的培养和重视，也预示着中国航空航天领域科研人员的杰出贡献 。
6、六硼化镧（LaB6）被发现满足这些条件。通过添加微量LaB6纳米颗粒 ，实现了高致密度与高性能铜及其几何复杂零件的激光增材制造 。
定向能量沉积(DED)Ti6Al4V钛合金——材料表征|透射电镜(TEM)
定向能量沉积（DED）是一种创新的增材制造技术 ，适用于制造Ti6Al4V钛合金产品 。激光增材制造的Ti6Al4V由于在凝固过程中形成的母相β柱状晶，存在各向异性问题。为改善这一问题，研究者尝试了添加合金元素 、调整定向能沉积工艺参数 、引入层间机械功、同步轧制 、超声冲击等多种方法 ，但这些方法都有一定的局限性 。
在钛合金中 ，铁（Fe）元素的作用至关重要，它能稳定β-Ti相并增强Ti基质的性能 。浙江大学的研究团队着重研究了Fe含量对使用低能量密度直接能量沉积（DED）技术制造的Ti-6Al-4V（TC4）合金 ，特别是在25Ti基体中添加不同比例Fe的影响。
韩国科学技术院提出了一种脉冲激光辅助增材制造（PLAAM）技术 ，旨在原位细化Ti-6Al-4V部件的prior-β晶粒，形成更细 、更等轴的结构 。等轴晶粒引入技术多样 ，但往往需调整材料成分或采用复杂后处理工艺 。
图6 （b） MM-AM设计 ，（c，d） Ti3Ni2Si增强复合材料的基体-沉积界面金属间化合物形成 ，（e） IN718上的铜合金 ，（f） SS316+BN复合材料涂层的基体-沉积界面树枝状生长，（c ，d） Ti3Ni2Si增强复合材料的基体-沉积界面金属间化合物形成。
定向能量沉积(DED)中本征热处理镍基高温合金
在定向能量沉积中 ，本征热处理对镍基高温合金的影响主要体现在以下几个方面：微观结构影响：晶粒生长和排列：IHT显著影响晶粒的生长和排列，导致细长晶粒和强烈织构特征的出现 。相形态与分布：IHT塑造合金中相的形态与分布，这些相在IHT过程中可能呈现溶解、析出或形态变化 。性能影响：硬度变化：IHT增强了合金的硬度 ，尤其在特定区域。
在定向能量沉积中 ，本征热处理对镍基高温合金的影响主要体现在以下几个方面：微观结构变化：IHT强度增加会导致熔池冷却速率降低，从而促进枝晶臂间距的增加。IHT还会促进Laves相的溶解和δ相的析出 ，但对织构和位错密度的影响相对较小 。机械性能调整：通过IHT ，可以增强镍基高温合金的硬度 。
实验表明，IHT在定向能量沉积（DED）中对材料性能产生显著影响 ，包括增强硬度 、促进Laves相溶解和δ相析出。空间异质性热特性导致微观结构和机械性能的差异 ，给热处理带来了挑战 。因此，开发适用于增材制造的热处理工艺是必要的 。
定量能量沉积：该技术通过喷嘴将金属粉末或丝材送入熔池中 ，并利用高能热源将材料熔化 ，形成连续的熔道。DED技术以逐层堆积的方式构建三维物体，但其成型精度和分辨率通常低于PBF技术 。 材料适用性： PBF：主要适用于粉末状金属和合金材料 ，如不锈钢 、钛合金、镍基合金等 。
PBF与DED:您应该选择哪种金属3D打印工艺?(深度)
1 、在深入了解L-PBF和DED的运行机制前 ，首先需要明确的是3D打印过程通常始于CAD软件创建零件的3D模型，随后通过切片机以数字方式逐层切割零件。L-PBF工艺的实现步骤包括：将惰性气体加热到适宜温度，以减少氧化风险 。在粉末层上涂一层薄薄的金属粉末 ，并将其加热至约300/400°C 。随后 ，激光有选择地熔化粉末并使其固化。
2 、材料适用性： PBF：主要适用于粉末状金属和合金材料，如不锈钢、钛合金、镍基合金等 。由于PBF技术的高能量密度和快速冷却速率 ，能够制造出具有细晶结构和高性能的材料 。 DED：适用于多种形式的金属材料 ，包括粉末 、丝材和板材。DED技术能够处理更广泛的材料范围，包括一些难以通过PBF技术成型的材料。
3 、研究发现 ，通过将SS 316L不锈钢与Inconel 718镍基合金按比例混合3D打印 ，能够制造出一种新型合金，该合金具有细化的晶粒结构 。研究人员利用功能梯度材料（FGM）研究 ，确定了两种合金的最佳配比 。在使用定向能量沉积设备制造的三个不同配比样品中 ，含77 wt.% IN718的合金显示出最小的平均晶粒尺寸。
什么是DED直接能量沉积3D打印技术
激光直接能量沉积技术（DED）是一种通过激光在沉积区域产生熔池并高速移动，材料以粉末或丝状直接送入高温熔区 ，熔化后逐层沉积的工艺 。Fraunhofer激光技术研究所推出的超高速激光材料沉积技术（EHLA） ，具备替代当前腐蚀和磨损保护方法如硬镀铬和热喷涂的潜力 。
定量能量沉积：该技术通过喷嘴将金属粉末或丝材送入熔池中，并利用高能热源将材料熔化，形成连续的熔道。DED技术以逐层堆积的方式构建三维物体 ，但其成型精度和分辨率通常低于PBF技术 。 材料适用性： PBF：主要适用于粉末状金属和合金材料 ，如不锈钢、钛合金 、镍基合金等 。
L-PBF和DED是金属3D打印工艺中的佼佼者，二者在金属3D打印领域占据重要地位。L-PBF工艺利用激光作为热源 ，通过逐层熔化金属粉末来构建零件 ，其代表技术包括Direct Metal Laser Sintering（DMLS）和Selective Laser Melting（SLM） 。
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