激光金屬沉積技術研究現狀與應用進展*

楊膠溪，柯 華，崔 哲，劉 琦，李懷學，周 正，肖俊恒，張志勇

（1.北京工業大學材料與制造學部激光工程研究院，北京 100124；2.中國航空制造技術研究院，北京 100024； 3. 高能束流增量制造技術與裝備北京市重點實驗室，北京 100024； 4.國家級高能束流加工技術重點實驗室，北京 100024；5. 增材制造航空科技重點實驗室，北京 100024； 6.高速鐵路軌道技術國家重點實驗室，北京 100081；7.特冶（北京）科技發展有限公司，北京 100043）

增材制造（Additive manufacturing，AM）被定義為一種通過三維模型數據，將材料逐層累加，從而形成實體的快速成形技術，采用與傳統“減法”制造相反的“加法”制造[1]。自21世紀以來，增材制造以其獨特的優勢為制造業開辟了一個新的先進制造技術，被眾多國家視為未來產業發展的新增長點。美國《時代》周刊、英國《經濟學人》雜志、麥肯錫咨詢公司等認為增材制造將是改變未來生產生活方式的顛覆性技術。歐美等發達國家相繼發布各自的“未來工業計劃”，明確提出將增材制造作為國家戰略發展。

金屬材料的增材制造在材料領域中體量大，凸顯其重要性且難點較多，是先進制造技術主要的研究方向。依據工藝原理的不同，金屬材料增材制造技術可以分為定向能量沉積（Directed energy deposition，DED）和粉末床熔化（Powder bed fusion，PBF）兩大類。定向能量沉積是利用激光、等離子弧、電子束等聚焦熱能，將金屬粉末或絲材熔化沉積的一種增材制造工藝[2]。以激光作為熱源的DED技術又被稱為激光金屬沉積（Laser metal deposition，LMD）技術，是目前主流的增材制造技術之一。LMD技術的應用主要有3個方面：所需零部件快速成形、現有零部件結構添加和受損零部件直接修復，涉及航空航天、汽車制造、軌道交通、石油化工、船舶工業、模具制造等行業。……