金属材料在增材制造技术中的研究进展.docx

金属材料在增材制造技术中的研究进展
     
 
 
 
 
 
     
     
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
    对金属材料在增材制造技术研究中的发展史进行了概述，并分类描述了不同的成形机制。重点详细介绍了增材制造技术领域内各类金属材料的研究进展，种类涵盖到钦合金、镍合金钢、铝合金和硬质合金等材料。最后提出行业应该更注重“政用产学研”五位一体化，以市场导向，逐渐形成一系列金属材料的增材制造工艺方法及标准。
 
    0引言
 
    增材制造技术，顾名思义，是指运用离散-f住积的方法将材料一点一点地增加起来的加工技术，主要工艺流程如图1所示。
 
 
            图1 增材制造的工艺流程
 
Technical scheme of additive manufacturing
 
    早期的增材制造技术主要为原型制造，用于快速响应产品的外观设计，所用材料包括树脂和塑料。随着市场需求的不断提高，增材制造技术不能仅仅满足于外观要求，还必须逐渐向制造功能件方向转变，由此关于金属材料的研究便不曾间断。
 
    在20世纪90年代中期，关国联合技术研究中心(UTC)与桑地亚国家实验室(Sandia National Laboratories)合作开发了激光工程化近成形制造技术((Laser engineered net sha-ping， LENS)，该技术使用了Nd：YAG固体激光器和同步粉末输送系统，用于金属零件的近形制造和局部修复。与此同时，瑞典的Arcam公司基于电子束熔炼快速制造技术(E-lectric beam melting， EBM)发展出金属材料“自由成形技术”(Free form fabrication， FFF)，可直接由金属粉末生成完全致密零件;国内西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东教授突破了快速原型制造的界限，发展出激光立体成形技术(Laser solid forming， I_SF)，获得了形状较为复杂的金属零部件。随后，关国工二、Alamo、国家实验室开发了直接光学制造(Directed light fabrication， DI_F)的金属零件快速成型;关国Stanford University和Carnegie Mellon Uni-verisity合作开发了形状沉积制造技术(Shape  depositionmanufacturing， SDM) ;关国密西根大学研究开发了直接金属沉积技术(Direct metal depositon， DMD);德国弗朗和夫研究所(Fraunhofer)开发了控制金属堆积技术(Controlledmetal depositon， CMD);英国Birmingham大学的吴鑫华教授提出了受控激光制造技术(Direct laser fabrication)等。如今，在国内以金属激光熔覆(Laser cladding，LC)、金属材料选区激光熔化(Selective laser melting， SLM)或烧结(Se-lective laser sintering， SLS)技术占据市场主导地位，SLS技术路线如图2所示。虽然众多的研究院所