SLM作为增材制造工艺的一种核心技术,近10年来已经在金属构件的一体化近净成形方面具有广泛的应用[5-7]。该技术就是根据待加工零件CAD (Computer Aided Design)模型的切片数据,采用高能激光束选择性地熔化基板上预先铺好的金属粉末层,当一层加工完成后,基板下降一个切片层厚的高度,然后刮刀将金属粉末均匀铺展到上一沉积层表面,高能激光束继续按照预设轨迹选择性地扫描打印,重复以上步骤,直至整个工件成形完毕[7]。SLM技术就是采用这种层层累加的方式快速并高精度成形具有复杂几何特征的构件,与传统的等材和减材制造技术相比,允许直接从粉末材料快速生产三维实体零件,而无需耗时的模具设计过程,可大大缩短生产周期。成形过程中固有的超快熔化和凝固速率促进了超细梯度微观组织的形成,这也为微观组织调控和性能提升提供了新思路。SLM技术涉及复杂的冶金、物理和热力学耦合等过程,材料内部各种各样的冶金缺陷、残余热应力、组织偏析等问题迄今为止没有得到解决,这大大限制了该革新技术在工程上的广泛应用。
1 SLM成形原理及特点