金属零件激光增材制造技术的发展及应用_李怀学

高性能金属构件的激光增材制造激光增材制造技术是一种利用激光将金属粉末连续熔化并层层堆积成三维构件的先进制造技术。

相比传统的加工方法，激光增材制造具有快速、灵活、高效、精密等优势，特别适用于制造高性能金属构件。

激光增材制造技术可以制造复杂形状的金属构件，不受几何限制。

通过软件的支持，可以实现各种形状的设计和制造，包括悬臂梁、复杂曲线等。

与传统的金属加工方法相比，激光增材制造无需额外的工装和模具，可以直接将设计图纸转化为最终产品，大大提高了制造的灵活性和效率。

激光增材制造还可以实现金属构件的功能性设计。

通过调整金属粉末的比例和结构，可以实现不同区域的材料性能差异，从而满足不同的工程需求。

在制造航空发动机叶片时，可以在根部增加耐热金属，而在叶片的其他部分使用轻量化的材料，以达到提高性能和降低重量的目的。

激光增材制造还可以制造金属构件的内部结构。

传统的制造方法通常是通过加工和焊接来实现构件的内部空腔和管道，而激光增材制造可以直接将设计好的内部结构制造出来，无需额外的加工工序。

这种能力使得激光增材制造在制造复杂金属构件、模具和轻量化结构等方面具有独特的优势。

激光增材制造还具有提高金属构件性能的潜力。

由于金属粉末在激光束下熔化后迅速凝固，激光增材制造可以制造具有细小晶粒和均匀显微组织的金属构件，从而提高材料的机械性能和耐腐蚀性能。

激光增材制造还可以实现多材料复合制造，将不同种类的金属粉末按照一定比例堆积在一起，形成具有特殊性能的复合材料。

尽管激光增材制造技术在金属构件的制造中具有巨大的潜力，但也面临一些挑战。

其中之一是材料选择的限制。

目前，激光增材制造主要适用于一些常见的金属材料，如钛合金、铝合金和不锈钢等。

对于一些特殊的金属材料，如镍基高温合金和复杂的合金材料，仍然需要进一步的研究和发展。

另一个挑战是制造速度和生产成本的平衡。

虽然激光增材制造可以实现高精度的制造，但由于金属粉末的层层堆积和熔化，制造速度相对较慢。

金属粉床激光增材制造技术金属粉床激光增材制造技术是一种新型的金属加工技术，该技术采用激光为能源源，将金属粉末焊接成形，可以直接制造复杂零部件、金属零件及高性能金属材料等。

随着3D 打印技术的快速发展，金属粉床激光增材制造技术被广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、医疗和电子等领域。

金属粉床激光增材制造技术具有多项优势。

首先，该技术可以实现大量小批量订单定制生产，无需加工模具，开销大幅降低。

其次，该技术具有很好的制造复杂形状产品的能力，能够制造出传统加工难以完成的零部件。

例如，内孔、空腔、薄壁等特殊形状产品，同时还能实现多材料复合加工。

第三，该技术制造出的产品质量高、精度高，产品表面光洁度好，并且产品材质硬度等物理性能优良。

第四，该技术具有环保优势，无需削减、磨削、切割等操作，对环境和人体健康无害。

金属粉床激光增材制造技术主要包括以下步骤：首先，设定产品三维数字模型；其次，将金属粉末在加热激光束下熔化，并将其固化成物体的一层，通过不断重复该过程，最终形成完整的三维物体。

在这个过程中，需要根据物体的形状、几何结构和材质特性选择适当的处理参数，使该技术的加工效率和加工质量达到最优化状态。

随着3D打印技术的不断创新和改进，金属粉床激光增材制造技术的应用前景非常广阔。

首先，航空、航天领域可以采用该技术制造轻量化和高强度材料的结构件和航空发动机。

其次，汽车行业可以生产轻量化汽车零部件，提高汽车性能。

第三，医疗领域可以生产人造骨、人造器官等高性能医疗器械。

第四，电子行业可以生产高性能散热器、导热板、触控传感器等电子元器件。

总之，金属粉床激光增材制造技术在未来的制造工业中将会发挥重要作用。

高性能金属构件的激光增材制造在过去的几十年中，激光增材制造技术（Laser Additive Manufacturing，LAM）已成为一种生产利器，特别是对于制造高性能金属构件。

LAM是一种三维打印技术，可以利用计算机辅助设计模型来制造几乎任何形状的零件，无需额外的机器加工或模具制造。

激光增材制造技术采用了高功率激光束通过逐层熔化或烧结金属粉末或线材以制造金属零件。

这种方法与传统制造方法相比，具有更高的灵活性和优化生产流程的能力。

LAM可以大量减少金属加工中的废料和耗时，大大降低了生产成本并提高了生产效率。

它还可以产生具有优化力学性能的金属零件，因为可以根据需要在制造过程中控制材料的不同方面。

LAM除了优点外，也存在一些限制，包括材料特性的限制、表面粗糙度等。

但是，随着技术的发展，这些限制正在逐渐消失。

例如，金属粉末制造技术已逐渐发展成为一种高质量、精确的金属材料生产方法。

此外，LAM也可以应用于多种金属，如钛、铬、铬钼等，这些材料可用于高性能金属构件的制造。

在航空航天、汽车和医疗设备等领域，LAM已经得到了广泛的应用。

例如，利用LAM技术可以制造出高性能涡轮叶片、发动机部件、燃气轮机组件等。

在汽车行业中，LAM可以用于制造轻型、高强度和优化设计的轮轴、发动机喷油器和制动系统部件等。

在医疗设备制造领域，LAM可以生产具有特定医疗功能特性的高性能金属构件，如人工骨骼、人工关节和牙种植等。

LAM可以根据患者的特定体型、骨质和需要设计出不同形状和尺寸的金属构件，达到更好的医疗效果。

总之，LAM是一种高效、灵活、经济且可靠的生产技术。

随着技术的进步，它将越来越多地用于制造高性能金属构件。

它可能会成为未来制造领域的关键技术之一，为生产优质、高性能和个性化定制的金属构件提供更加多元化的选择。

高性能金属构件的激光增材制造激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM）是一种先进的金属制造技术，它利用激光能量将金属粉末逐层熔化和固化，通过逐层堆积形成复杂的金属构件。

激光增材制造具有高精度、高效率和设计自由度等优点，已经被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。

在这些领域中，高性能金属构件的制造对材料的性能、结构的复杂度和制造效率提出了更高的要求。

本文将介绍激光增材制造技术在高性能金属构件制造中的应用，并探讨其在提高金属构件性能和加工效率方面的潜力。

一、激光增材制造技术概述激光增材制造技术是一种基于快速凝固原理的金属制造技术，其工作原理是利用激光能量将金属粉末逐层熔化和固化，通过逐层堆积形成复杂的金属构件。

激光增材制造可以不受传统加工工艺的限制，可以直接制备金属构件，特别是具有复杂内部结构的构件。

激光增材制造可以实现金属构件的个性化定制及快速制造，为金属制造行业带来了新的发展机遇。

激光增材制造技术的关键步骤包括：构件设计、工艺参数优化、材料预处理、激光熔化、熔池控制和堆积层间连接等。

在这些步骤中，激光能量的控制和熔池的稳定性是制约激光增材制造质量的关键因素。

为了实现高质量的金属构件制造，需要对工艺参数、材料特性和激光能量等进行深入研究和优化。

1. 钛合金构件制造钛合金是一种优良的结构材料，具有高强度、高硬度、耐腐蚀性和轻质化等优点，被广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。

激光增材制造技术可以实现对复杂形状的钛合金构件的快速制造，提高了构件的设计自由度和制造效率。

激光增材制造可以有效减少材料的浪费和加工工时，降低了制造成本，为钛合金构件的大规模制造提供了新的途径。

2. 高强度钢构件制造1. 材料的选择和优化激光增材制造技术在高性能金属构件制造中需要选择和优化合适的金属粉末材料，以满足构件的材料性能和使用环境要求。

还需要对金属粉末的形状、粒度和成分进行优化，提高金属粉末的熔融性和流动性，以实现高质量的金属构件制造。

金属零件激光增材制造技术的发展及应用
李怀学;巩水利;孙帆;黄柏颖
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2012(000)020
【总页数】6页(P26-31)
【作者】李怀学;巩水利;孙帆;黄柏颖
【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室
【正文语种】中文
【相关文献】
1.激光增材制造技术常用金属材料激光吸收率测量 [J], 严深平;张安峰;梁少端;王潭
2.高性能金属零件激光增材制造技术研究进展 [J], 张安峰;李涤尘;梁少端;王潭;严深平;张连重
3.金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术研究进展 [J], 王华明
4.Nd:YAG激光器金属零件激光快速成型工艺研究 [J], 陈光霞;卢尧军;曾晓雁
5.增材制造技术在航空航天金属构件领域的发展及应用 [J], 任慧娇; 周冠男; 从保强; 马慧君; 董文启
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钛合金激光增材制造技术研究进展随着技术的不断进步和发展，钛合金激光增材制造技术也越来越得到了广泛的关注和应用。

在钛合金制造领域，这种新兴的技术已经成为了一种重要的制造方法。

在本文中，我们将会探讨钛合金激光增材制造技术研究的进展以及其应用的前景。

1、钛合金激光增材制造技术的发展钛合金激光增材制造技术是一种基于激光熔化和固化的制造方法，是将钛合金粉末通过激光熔化和固化的方式，层层堆叠成为三维结构的方法。

在过去的几十年里，钛合金激光增材制造技术一直处于不断发展和改进的状态。

在早期，钛合金激光增材制造技术仅用于快速原型制作和小批量生产，但随着生产工艺的不断改进和钛合金材料性能的提高，这种技术被广泛应用于形态复杂和具有高性能要求的零部件的制造。

近些年来，随着人们对钛合金激光增材制造技术的应用领域的不断拓展和深入研究，该技术已成为航空航天、能源、汽车、医疗等领域的首要选择。

2、钛合金激光增材制造技术的特点（1）高效率利用钛合金激光增材制造技术可以实现快速制造，这主要得益于其高效的生产速度。

通过颗粒加热和熔化的方式，可以实现快速的制造过程。

此外，相较于传统的制造工艺，钛合金激光增材制造技术还具有更灵活的制造方式和更加精确的制造质量。

（2）高精度钛合金激光增材制造技术的一个显著特点就是其制造精度高。

因为这种制造方式是通过采用激光熔化和固化的方法到达理想的成形结果，所以钛合金激光增材制造技术可以制造出高度复杂和精密的零部件。

（3）柔性生产钛合金激光增材制造技术的灵活性非常高，可以将理论设计的模型转化为真实的物体形态。

此外，同样的制造设备还可以应用于多种不同形态和性能要求的制造任务。

3、钛合金激光增材制造技术的应用钛合金激光增材制造技术已被广泛应用于航空航天、能源、汽车、医疗等领域的高度复杂的零部件的制造。

比如，可以通过该技术制造高性能的涡轮叶轮、高温结构零部件、人工关节等等。

此外，钛合金激光增材制造技术还可以用于研发新型的材料，提升已有的材料的性能。

增材制造技术在金属零件制造中的应用研究随着制造业的发展，人们对于制造技术的要求也越来越高。

因此，增材制造技术应运而生，成为制造业的热门话题。

增材制造技术是一种快速成形制造方法，通过一层一层的添加材料，来制造出所需要的零部件。

该技术主要应用于金属零部件制造中，可以制造出具有复杂结构、高精度要求的零部件，且具有高效、节能、低成本和绿色环保等优点。

该技术在制造业中的应用研究越来越深入，并有望成为未来制造业的主流技术。

一、增材制造技术的发展历程增材制造技术最早的发源地是美国，在20世纪80年代初，该技术首次用于制造实体模型，在随后的几十年里，增材制造技术得到了快速发展，逐渐应用于零部件制造和金属材料制造等领域。

随着制造业对于精度、质量及速度的要求越来越高，增材制造技术在金属零部件制造中逐渐得到了广泛应用。

目前，该技术已经被用于航空航天、汽车、医疗和动力等多个领域的零部件制造中。

二、增材制造技术的原理及应用增材制造技术的原理是通过不断叠加材料，来逐层制造出需要的零部件。

它可以根据 CAD 设计文件来控制加工路径，从而制造出具有复杂结构、高精度的零部件。

因此，在制造出复杂型号的零部件时，增材制造技术具有较大优势。

在金属零部件制造中，增材制造技术的应用非常广泛。

主要包括机械加工、造型、铸造等制造过程。

其中，增材制造技术在机械加工中的应用最为突出。

通过增材制造技术，可以制造出具有高复杂性和高精度的零部件，从而提高零部件制造的效率和质量。

三、增材制造技术在制造业中的优势1．高效增材制造技术具有高效的生产能力。

在零部件制造领域中，增材制造技术可以快速制造出高难度的零部件，从而提高生产效率。

2．低成本相比传统的零部件制造方式，增材制造技术的成本较低。

传统的制造方法需要大量的修整和加工，而增材制造技术则可以将加工过程大大缩短，从而降低了制造成本。

3．高精度增材制造技术可以分层逐步制造出具有高精度、高复杂性的零部件。

通过优化加工路径，该技术可以实现高精度的零部件制造，从而提高产品质量。

高性能金属构件的激光增材制造激光增材制造（LAM）是一种先进的制造技术，可以用于制造高性能金属构件。

通过激光增材制造，可以实现复杂几何形状、高精度和高性能的金属构件制造，其应用范围包括航空航天、汽车、医疗设备、能源等多个领域。

本文将详细介绍激光增材制造技术以及在高性能金属构件制造中的应用。

激光增材制造是一种基于层叠堆积的制造技术，采用激光熔化金属粉末的方法，在金属基底上逐层堆叠形成所需的构件。

该技术具有以下几个特点：- 高精度：激光增材制造可以实现微米级别的精度，可以制造出复杂几何形状的构件；- 高效性：相比传统的金属加工方法，激光增材制造可以大大缩短制造周期，提高生产效率；- 可定制性：激光增材制造可以根据设计要求进行定制化生产，适用于小批量、多样化生产需求；- 节能环保：激光增材制造不需要复杂的模具，减少了材料和能源的浪费，有利于节能环保。

在高性能金属构件制造中，激光增材制造技术具有明显的优势。

高性能金属构件通常需要复杂的几何形状和高精度，激光增材制造可以满足这些要求，能够制造出耐高温、抗腐蚀、高强度等特性的金属构件。

高性能金属构件通常需要定制化设计，激光增材制造可以根据设计要求进行个性化生产，符合高性能金属构件的多样化需求。

激光增材制造可以实现金属材料的有效利用，减少浪费，有利于资源节约和环境保护。

除了上述优势外，激光增材制造还可以实现材料的混合制备，通过控制激光参数和金属粉末成分，可以实现不同金属材料的混合制备，从而获得更多种类的高性能金属构件。

在激光增材制造过程中，可以通过实时监测和控制激光熔化过程中的温度、速度等参数，保证金属构件的质量和稳定性。

在实际应用中，激光增材制造已经在航空航天、汽车、医疗设备、能源等领域得到了广泛应用。

以航空航天领域为例，航空航天领域对金属构件的耐高温、抗腐蚀、轻量化等性能要求较高，激光增材制造可以满足这些要求，制造出符合航空航天需求的高性能金属构件。

在汽车领域，激光增材制造可以制造出轻量化、高强度的金属构件，提高汽车的燃油效率和安全性。