金属增材制造技术

鲍光

摘要：金属增材制造技术是当前一种全新概念的制造技术，作为3D打印技术中的一个重要部分，在近些年的发展过程中取得了极大的进展。就目前而言，金属增材制造技术已然成为先进制造技术领域的重要部分，对于我国制造业的发展也有着一定的影响。因而本文中就金属增材制造技术的历史发展形势展开研究，并重点对常用材料的增材制造技术新发展进行分析，由此来探讨增材制造技术在当前发展过程中所面临的技术问题及其未来的发展方向。

关键词：金属材料、增材制造技术、研究发展

1. 引言

随着我国国民经济的飞速发展，科学技术的研究进步已然成为当前的重要研究内容，在此过程中，金属增材制造技术的发展也是十分重要的。增材制造技术是当前一种全新的制造技术，在短短几十年中得到了前所未有的快速发展，并成为了当前先进制造技术领域技术创新的重要内容。就目前而言，增材制造技术已经成为许多发达国家实施技术创新、提升本国制造行业发展的重要发展对象，为适应国际发展的大方向，我国在增材制造技术方面的研究也是不断深入，在积极推动3D打印技术在制造业的技术创新过程中，也进一步的加快了信息化以及工业化的进程。不仅如此，为了加快增材制造技术的快速发展，我国政府积极的与国外增材制造技术发展前沿国家进行联合，并共同发起成立世界3D打印技术产业联盟的号召，这也在一定程度上显示出我国对于增材制造技术发展的重视程度。以下就金属增材制造技术的发展现状及未来发展前景进行深入的探讨分析。

2. 金属增材制造技术的发展现状简要分析

当前我国各方面建设不断加快，在此过程中，对于金属零件以及金属部件有着很大的需求，这就需要金属零部件的制造过程能够进一步加快，而金属增材制造技术便在一定程度上能够实现金属零件以及金属部件的直接制造，由此便提高了金属产品制造效率，为我国制造业的发展带来变革。当前我国相关研究人员在该方面的研究已经取得了一定的成就，并在研究过程中也试验了各种快速原型制造方法所制备的非金属原型，在后续的操作过程中实现了对于金属制件的制备。在此过程中也应用了先进的科学技术，例如立体光造型、熔融沉积成型、三维打印等，其中选择性激光烧结技术的应用效果最好，主要是由于该技术应用过程中使用粉末材料，这就为金属制件的制备提供了可能。同时激光快速成型技术的应用也是比较广泛的，该技术的应用可以得到尺寸以及形状上非常接近最终零件的制件，因而后续操作中仅仅需要进行小幅度的加工后便可以得到最终获得的金属制件。金属增材制造技术在当前的应用过程中主要是用于制造高性能金属材料，因而在航天航空等领域的应用比较多，当前我国金属增材制造技术在各个方面都得到了快速的发展提升，并初步实现了在某些领域的应用。但该技术的使用仍处于初步阶段，有必要进一步的深入发展完善。

3. 金属增材制造技术的研究进展简要分析

金属增材制造技术应用过程中主要是加工高性能的金属材料，因而在实际应用过程中是一种比较高端的加工制造技术。我国在传统材料加工技术在长期的使用过程中虽然有着较好的效果，在现代化材料加工过程中也有着一定的应用，但与之相比较，基于材料增加的技金属增材制造技术显然有着更大的优势，主要体现在增材制造技术极高的材料利用率上。当前我国航天航空所使用的钛合金、高强度钢等材料都开始应用增材制造技术进行材料的制造，实践证明该材料制造技术有着很好的应用效果，我国相关研究人员对于金属材料增材技术进行更深入的研究，并就其组织材料、制件性能及缺陷等进行了探讨分析。

3.1制件组织结构简要分析

当前我国对于金属增材制造技术的应用逐渐推广，其中钛合金材料是金属增材制造技术中的重点研究内容。我国相关人员对航空中所使用到的钛合金材料进行研究，发现其制件的组织结构为粗大的柱状晶，同时对此采用锻造复合工艺来制备TC17钛合金制件，在此过程中，制件组织结构主要是由条状以及细小的等轴a相组成，仅仅通过相变点以下等温锻造以及热处理，其中仍然存在着少量的原始β晶粒边界。此外，我国相关研究人员王小军等对于Al-12Si合金激光形成进行了研究，发现其中有针状初生Si形成，而其余部分则是由纳米级球状Si颗粒镶嵌在Al机体中组成。

3.2制件性能方面的研究分析

金属增材制造技术相较于传统的金属材料制造方法有着更好的效果，尤其是在材料的节省方面，此外，在制造标准方面也有着更高的要求。金属增材制造技术对于制件的性能有着严格的要求，在实际制造的过程中需要更为的细致。就金属增材制造技术的实际应用而言，我国在该方面的研究学者发现，钛合金制件在室温拉伸强度达到了1100MPa，即相应的锻件标准，其硬度方面则是处于3300至3500范围之内，而各项硬度的差异则并不显著。对航空钛合金材料进行性能检测后发现，该制件虽然在组织结构方面与锻造相类似，但其抗拉强度确实达到锻造之间的水平，由此可见金属增材制造技术的应用对于金属材料性能方面的重要提升。

3.3金属增材制造技术相关制件微观缺陷简要分析

上述对于金属增材制造相关制件性能进行了简要的介绍分析，并据此了解到制件的性能在个别指标上能够达到相应的标准规范，但在其他很多方面仍然存在着一定的缺陷，这也是增材制造技术本身特性所导致的结果。针对金属增材制件所存在的缺陷进行深入的研究分析，发现钛合金本身具有较好的塑性性能，在实际应用过程中所制的制件也不容易出现裂纹，但在其内部往往存在着很多的不良缺陷，有待于进一步深入的研究分析。

4. 金属增材制造技术的发展前景简要分析

对于金属增材制造技术而言，其在未来的市场中有着极为广阔的发展前景，作为一种全新的制造技术，在工程材料方面的研究也是一种领先技术。当前各国对于金属增材制造技术的研究都十分关注，旨在将此技术进一步应用推广，替代原有的加工制造方法，由此来取得更好的效果，也能够最大限度地节省材料。

5. 结束语

本文中就金属增材制造技术的研究进行了深入的分析，其中对该技术发展现状及未来前进进行了探讨，可知该技术将是未来材料加工领域的领先技术。

参考文献：

• [1]常坤,梁恩泉,张韧,郑敏,魏雷,黄文静,林鑫.金属材料增材制造及其在民用航空领域的应用研究现状[J].材料导报,2021,35(03):3176-3182.

• [2]张李超,胡祺,王森林,张楠,史玉升.金属增材制造数据处理与工艺规划研究综述[J].航空制造技术,2021,64(03):22-31.

• [3]潘新,张英伟,刘艳梅,毛剑锋,王静,殷俊.金属增材制造技术应用于军用飞机维修保障浅析[J].航空制造技术,2021,64(03):34-43.