介绍了快速原型制造技术的发展状况以及目前世界上激光直接制造金属零件的两种主要方法,并指出了激光直接制造金属零件的最新进展以及未来发展趋势。

简要介绍大型钛合金结构件激光直接制造的技术特点及其在航空航天等工业装备中的应用前景,重点报道大型钛合金结构件激光直接成形制造工艺、内部质量控制和应用研究进展。深入评述大型钛合金结构件激光直接成形制造技术发展面临的问题及其热物理、熔池非平衡冶金动力学、内部组织快速凝固和内部缺陷控制的复杂性。指出零件“变形和开裂”预防和“内部质量”控制是目前制约该技术发展和应用的关键“瓶颈难题”,只有加强对零件“内应力演化规律与变形开裂行为”及“凝固组织形成规律及内部缺陷形成机理”等基础问题的研究和认识,才能有效解决上述瓶颈难题。

激光直接制造技术(LDM)是基于快速成形和激光熔覆技术而发展起来的直接快速柔性制造先进技术,尤其适用于传统方法难以制造的特种材料或特殊形状金属零件。基于太空望远镜准直器特定的形状和材料要求,运用层叠激光熔覆直接制造方法,研究了W和W/Ni合金的多道熔覆特性、微观组织和激光直接制造过程的稳定性。研究表明,W和W90Ni10多层激光熔覆时后续熔覆层的宽度会越来越窄,最终形成三角形截面;而W60Ni40和W45Ni55合金具有良好的成形效果。采用激光功率2000 W,光束直径3 mm,扫描速度0.3 m/min,送粉速度8 g/min的优化工艺参数,直接制造出高度为307 mm,直径为191 mm,壁厚为3 mm,平行度不低于2/1000的圆柱状W60Ni40准直器,未出现裂纹和明显的气孔。结果表明激光直接制造技术可以制造出高质量的传统方法难以制造的特殊材料和形状的金属零件。