活性气氛对金属材料激光增材制造的作用机制

激光增材制造（LAM）技术是智能制造的代表性技术之一，同时也是当前用于金属材料增材加工的主流技术。LAM成型的金属产品具有几何自由度大、尺寸精度高、质量和性能好等优势，已在航空航天、生物医疗、国防军事等行业中取得了广泛而重要的应用。LAM成型涉及以激光为热源的高温加热过程，因此通常需要对加工区域进行惰性气氛保护，避免空气对金属材料的污染。近几年来，利用N 2 、Ar-O 2 、Ar-N 2 、Ar-CH 4 等活性保护气氛的LAM技术快速兴起，在多种金属材料的力学性能提升方面取得了令人瞩目的成果，历史性地突破了气氛改性类技术难以影响材料内部的难题。同时，还涌现出在LAM加工前利用活性气氛改性打印原材料的新技术路径。本文针对活性气氛LAM这一颇具前景的新兴技术，阐述了国内外在近年取得的研究进展：从活性气氛保护的LAM加工与LAM原料活性气氛改性处理两大技术方向出发，归纳分析了这一新技术对钢铁、钛合金、铝合金、高熵合金等代表性金属材料的影响，系统比较了材料在力学性能等方面的提升、在组织与成型质量方面的变化，并详细揭示了其作用机理。同时，本文总结了活性气氛LAM技术面临的机遇和挑战，并对进一步明确气氛改性机理、扩展其应用范围提出了相应的展望。