楊 佳，郭洪鋼，譚建波

選擇性激光熔化技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊 佳1,2，郭洪鋼3，譚建波1,2

(1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省材料近凈成形技術(shù)重點實驗室，河北石家莊 050018；3.長城汽車股份有限公司，河北保定 071000)

選擇性激光熔化技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)制備的零件致密度高、精度高、表面質(zhì)量好、力學(xué)性能和化學(xué)性能優(yōu)良。介紹了選擇性激光熔化技術(shù)的原理和特點，概述了選擇性激光熔化技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)兩方面的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。提出了選擇性激光熔化設(shè)備的主要研究方向：激光器種類、聚焦面光斑尺寸大小、鋪粉方式以及活塞缸鋪粉厚度等。指出了改善金屬粉末球化現(xiàn)象和裂紋孔隙的方法：通過改變激光發(fā)射器的功率和掃速率或?qū)饘俜勰┻M行預(yù)熱處理的方法改善粉末球化現(xiàn)象；通過改變環(huán)境含氧量，掃描速率和鋪粉厚度等可提高零件的致密度。針對設(shè)備生產(chǎn)速度慢、粉末綜合性能存在缺陷和生產(chǎn)工業(yè)鏈不完善等方面的問題提出了對這項技術(shù)的發(fā)展建議。

鑄造工藝與設(shè)備；選擇性激光熔化；成型原理；技術(shù)特點；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

快速成型技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型的制造技術(shù)，該技術(shù)是將零件三維模型切片處理，逐層堆積，最終疊加成三維實體零件的過程?？焖俪尚图夹g(shù)突破了常規(guī)的變形成型和去除成型的思路，實現(xiàn)了“凈成形”的理念。快速成型主要有3類：選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(selective lsintering, SLS)、激光熔覆制造技術(shù)(laser engineered net shaping, LENS)、選擇性激光熔化技術(shù)(selective laser melting, SLM)[1]。其中選擇性激光熔化技術(shù)制備的零件致密度高、精度高、性能好、加工過程穩(wěn)定性好，備受國內(nèi)外關(guān)注。目前，SLM技術(shù)研究主要集中在歐洲，如德國、比利時、英國等國家。這些國家在SLM設(shè)備研究上已經(jīng)進入商業(yè)化階段。亞洲主要集中在新加坡、日本等國家。中國最早在SLM技術(shù)上投入研究的單位有華中科技大學(xué)和華南理工大學(xué)，目前西北工業(yè)大學(xué)和北京航空制造工程研究所等單位也開始對SLM技術(shù)進行研究，并取得了一定進展。

1 選擇性激光熔化技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

選擇性激光熔化技術(shù)是一種先進的激光增材制造技術(shù)，具體過程為[2-5]先在計算機上利用Pro/E，UG，CATIA等三維造型軟件設(shè)計出零件的三維實體模型，然后通過切片軟件對該三維模型進行切片分層，得到各截面的輪廓數(shù)據(jù)，由輪廓數(shù)據(jù)生成填充掃描路徑，設(shè)備將按照這些填充掃描線，控制激光束選區(qū)熔化各層的金屬粉末材料，逐步堆疊成三維金屬零件。激光束開始掃描前，鋪粉裝置先把金屬粉末平推到成型缸的基板上，激光束再按當前層的填充輪廓線選區(qū)熔化基板上的粉末，加工出當前層，然后成型缸下降一個層厚的距離，粉料缸上升一定厚度的距離，鋪粉裝置再在已加工好的當前層上鋪好金屬粉末。設(shè)備調(diào)入下一層輪廓的數(shù)據(jù)進行加工，如此層層加工，直到整個零件加工完畢。整個加工過程在通有惰性氣體保護的加工室中進行，以避免金屬在高溫下與其他氣體發(fā)生反應(yīng)。圖1為選擇性激光熔化成型流程圖[6]。

圖1 選擇性激光熔化成型流程圖Fig.1 Process flow chart of selective laser melting

1.2 技術(shù)特點

選擇性激光熔化技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，具有十分顯著的優(yōu)勢。在工藝方面，選擇性激光熔化技術(shù)利用零件的三維數(shù)據(jù)模型，直接加工成型，無需特殊的夾具或模具，操作簡便，十分適合生產(chǎn)具有復(fù)雜型腔、難加工的鈦合金或高溫合金材料。此外，選擇性激光熔化技術(shù)生產(chǎn)出來的零件，表面質(zhì)量好、零件精度高，具有更多的非加工面。因此，通過選擇性激光熔化技術(shù)生產(chǎn)出來的零件只需要進行簡單的噴砂或拋光便可直接投入使用。

在成本和生產(chǎn)周期方面，選擇性激光熔化技術(shù)采用增材制造而非傳統(tǒng)的去除成型或變形成型，節(jié)約原材料，并且后期處理簡單，也大大降低了成本，與傳統(tǒng)工藝相比，增材制造成本降低了20%～40%，生產(chǎn)周期縮短了80%[6]。

在性能方面，由于選擇性激光熔化技術(shù)是通過高能激光作用使粉末快速熔化、快速成型，零件幾乎可以達到完全致密的狀態(tài)。因此，零件組織均勻，不存在傳統(tǒng)加工方式產(chǎn)生的宏觀組織缺陷，具有優(yōu)良的化學(xué)性能和力學(xué)性能。如零件的強度、塑性和抗腐蝕性能均得到了很大提高。表1為選擇性激光熔化技術(shù)、激光直接沉積成型、鍛造、鑄造TC4鈦合金的力學(xué)性能比較[5]。

表1 激光增材制造鈦合金與鍛造、鑄造鈦合金的力學(xué)性能比較

選擇性激光熔化技術(shù)在具有以上優(yōu)點的同時也具有一定的不足:由于加工速度僅為 20 mm3/s，因此成型效率比較低;由于零件尺寸受到鋪粉工作箱的限制，目前尚不能制造大型零件，通常零件制造體積為250 mm×250 mm×215 mm。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)外設(shè)備研究現(xiàn)狀

圖2 西安鉑力特公司的SLM 成型件Fig.2 Xi’an Platinum Special Company’s SLM molding

近年來選擇性激光熔化技術(shù)備受關(guān)注，中國許多高校及研究機構(gòu)都開始對該項技術(shù)進行研究和推廣。中國最早進行選擇性激光熔化技術(shù)研究的單位是華中科技大學(xué)和華南理工大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)、鉑力特公司等單位作為后起之秀也取得了巨大的成就[6-15]。華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點實驗室先后推出了2套SLM設(shè)備：HRPM-Ⅰ和HRPM-Ⅱ，利用上述設(shè)備，該中心成功制造了形狀復(fù)雜的薄壁網(wǎng)格件和葉片，但成型零件致密性差，最大只能達到 80%[2,8-18]。2016年華中科技大學(xué)曾曉雁教授帶領(lǐng)自己的團隊成功研發(fā)了一臺大型SLM設(shè)備，該設(shè)備能夠制造出500 mm×500 mm×530 mm的零件，是全球最大尺寸的零件。該設(shè)備有4臺500 W的光纖激光器同時掃描，成型效率處于全球領(lǐng)先地位。華南理工大學(xué)與北京隆源自動化成型設(shè)備有限公司等單位合作，開發(fā)了一臺選擇性激光熔化成型設(shè)備，通過在局部或整體通入惰性氣體，對零件成型過程形成保護，最終可使零件的尺寸精度達到±0.01 mm，表面粗糙度達到30～50 μm，相對密度幾乎為100%[2,17-22]。圖2為西安鉑力特公司的SLM 成型件[23]。鉑力特公司以西北工業(yè)大學(xué)為依托，引進美國SCIAKY公司的EBF2技術(shù)，于2012年開始發(fā)展SLM技術(shù)和設(shè)備，迅速應(yīng)用到了航空航天領(lǐng)域，并于2014年推出了首款SLM設(shè)備。目前，SLM技術(shù)的研究主要集中在歐美國家，如德國、比利時、英國、美國等。如德國的MCP公司[24-25]、德國的TRUMPF公司[26]和美國的PHENIX公司[27-28]等。亞洲主要集中在新加坡、日本等國家，如日本的MATSUURA 公司和日本Osakada實驗室。目前，對選擇性激光熔化設(shè)備的研究主要集中在激光器種類、聚焦面光斑尺寸大小、鋪粉方式以及活塞缸鋪粉厚度等方面[29]。表2為國外某些公司SLM設(shè)備研究現(xiàn)狀。

在美國SCIAKY公司先進技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，鉑力特公司在零件的成型工藝、設(shè)備、組織及性能控制方面做了深入研究，并且實現(xiàn)了對鈦合金、不銹鋼、高溫合金等多種難加工材料和具有復(fù)雜形狀零件的制造。

表2 國外某些公司SLM設(shè)備研究現(xiàn)狀

2.2 國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.2.1 粉末球化現(xiàn)象

粉末球化現(xiàn)象是SLM技術(shù)中普遍存在的一個現(xiàn)象，它是指金屬粉末加熱熔化后不能均勻鋪展，形成一條平滑的掃描線，而是形成金屬球[30]。粉末球化現(xiàn)象影響零件的成型質(zhì)量，嚴重時會產(chǎn)生內(nèi)部孔隙，甚至阻礙鋪粉過程，導(dǎo)致零件成型失敗。中國目前在這方面的研究比較少，國外對此現(xiàn)象有一定的研究。劉海濤等[31]研究認為造成該現(xiàn)象的原因是金屬粉末熔體形成小液體表面張力過大，可通過改變功率和掃描速率解決，并且從實驗中得出，當功率與掃描速率的比值為0.1時，可消除球化現(xiàn)象，得到連續(xù)的掃描線。CORMIER等[32]研究發(fā)現(xiàn)，對金屬粉預(yù)熱處理，可有效降低球化程度。GU等[33]認為粉末球化分為大球和小球。張曉博[34]認為大球產(chǎn)生的原因是金屬液與固態(tài)表面潤濕性不好導(dǎo)致的，少部分的小尺寸金屬球是由于液體飛濺或激光束沖擊熔池所致，可通過降低環(huán)境含氧量或粉末自身含氧量、改變制備工藝參數(shù)抑制粉末球化現(xiàn)象。GUSAROV等[35]認為球化現(xiàn)象與熔池形狀有關(guān)，熔池長度與寬度之比超過2.1時，金屬粉末容易產(chǎn)生球化現(xiàn)象。K?RNER等[36]認為金屬粉末球化受粉體密度、金屬液表面張力和毛細力多重因素的影響。

2.2.2 裂紋孔隙

選擇性激光熔化過程成型時容易產(chǎn)生裂紋和孔隙，影響零件的致密性，使零件的力學(xué)性能降低。中國對孔隙率的研究主要集中在工藝上，張曉博[34]認為金屬球化是產(chǎn)生裂紋的一個重要原因，此外，應(yīng)力應(yīng)變使裂紋進一步擴大，形成孔隙，熔道搭接不完全或未搭接熔道將會產(chǎn)生空洞，并指出通過改變環(huán)境中含氧量、掃描速率和鋪粉厚度可以降低孔隙量，提高致密度。李學(xué)偉等[37]通過研究發(fā)現(xiàn)，當激光能量密度為 0.21 J/mm、掃描間距為0.07 mm 時，成型試樣的硬度最大達到 4.59 GPa，致密度達到 98.3%，性能最優(yōu)。伊朗SIMCHI[38]通過研究得出：零件的相對密度與體能量有關(guān)，體能量越高，零件致密度越高，當?shù)竭_一定值時，隨著體能量的增加，零件致密度將趨于穩(wěn)定。德國魯爾大學(xué)MEIER等[39]應(yīng)用MCP Realizer250 SLM設(shè)備研究得出，如果熔化道搭建良好，則致密度提高，并且高激光功率、低掃描速率和高能密度都能提高制件的相對密度。

3 選擇性激光熔化技術(shù)發(fā)展方向

選擇性激光熔化技術(shù)作為增材制造的一個重要分支，是增材制造未來的發(fā)展方向。針對選擇性激光熔化技術(shù)的不足，該技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)為以下幾個方面[40]。

1)現(xiàn)有設(shè)備進給速度較小、工作不穩(wěn)定、加工尺寸受限，因此，設(shè)備方面應(yīng)提高設(shè)備加工時的穩(wěn)定性，增加進給速度和加工尺寸，提高工作效率，制造出組織均勻、性能良好的零件。

2)提高粉末的綜合性能，如粉末粒度、激光熔化機理、熱物理性能等，并且找到合適的生產(chǎn)工藝，解決加工零件的球化效應(yīng)、翹曲變形及裂紋等缺陷。

3)以工程應(yīng)用為目的，形成完整的工業(yè)鏈。突破傳統(tǒng)制造工藝的束縛，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，如設(shè)計方式、生產(chǎn)方式、檢測手段、加工裝配等，從而適應(yīng)不斷發(fā)展的新型制造技術(shù)需求。

由于選擇性激光熔化技術(shù)可以加工形狀復(fù)雜、表面粗糙度好、尺寸精度高的致密性零件，因此可用于加工鈦合金、高溫合金等零件，并且加工工藝簡單，為產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)提供了更加快捷的途徑。SLM技術(shù)也可應(yīng)用于快速概念制造原型、制造模具、功能零件等[41-42]。因此，選擇性激光熔化技術(shù)是增材制造技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。目前，中國在SLM技術(shù)上需要繼續(xù)努力，改進設(shè)備，提高粉末綜合性能，形成完整的工業(yè)鏈，以適應(yīng)不斷發(fā)展的新型制造技術(shù)的需求。

/References：

[1] KRUTH J P, FROYEN L, VAERENBERGH J V, et al. Selective laser melting of iron-based powder[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 149(1/2/3):616-622.

[2] 劉強. 選擇性激光熔化設(shè)備和工藝研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2007. LIU Qiang. A Study on the Equipment and Process of Selective Laser Melting[D].Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2007.

[3] 顏永年, 林峰, 張人佶,等. 快速制造技術(shù)的最新進展及其發(fā)展趨勢[C]// 2005年中國機械工程學(xué)會年會第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議專輯. 重慶: 中國機械工程學(xué)會特種加工分會, 2005:12-16.

[4] 顏永年, 張人佶, 林峰. 快速制造技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展之路[J]. 航空制造技術(shù), 2008(11):26-31. YAN Yongnian, ZHANG Renji, LIN Feng. Development of rapid manufacturing technology and its application[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2008 (11): 26-31.

[5] EOS Gmbh.The product Instruction of EOSINT M270[M].Krailling: EOS Gmbh, 2005: 8-21.

[6] 趙志國, 柏林, 李黎,等. 激光選區(qū)熔化成形技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進展[J]. 航空制造技術(shù), 2014(19):46-49. ZHAO Zhiguo, BAI Lin, LI Li, et al.Status and progress of selective laser melting forming technology[J].Aeronautical Manufacturing Technology, 2014 (19): 46-49.

[7] 史玉升, 魯中良, 章文獻,等. 選擇性激光熔化快速成形技術(shù)與裝備[J]. 中國表面工程, 2006, 19(sup1):150-153. SHI Yusheng, LU Zhongliang, ZHANG Wenxian, et al. The technology and equipment of selective laser melting[J]. China Surface Engineering, 2006, 19 (sup1): 150-153.

[8] 魯中良, 史玉升, 劉錦輝,等. Fe-Ni-C合金粉末選擇性激光熔化成形[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2007, 35(8):93-96. LU Zhongliang, SHI Yusheng, LIU Jinhui, et al. Selective laser melting of Fe-Ni-C alloy powders[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition), 2007, 35 (8): 93-96.

[9] 章文獻, 史玉升, 李佳桂,等. 選區(qū)激光熔化成形溫度場模擬與工藝優(yōu)化[J]. 應(yīng)用激光, 2008, 28(3):185-189. ZHANG Wenxian, SHI Yusheng, LI Jiagui, et al. Simulation of temperature field for optimization of processing parameters of selective laser melting metal powders [J]. Applied Laser, 2008, 28 (3): 185-189.

[10]楊永強, 吳偉輝. 選區(qū)激光熔化快速成型系統(tǒng)及工藝研究[J]. 新技術(shù)新工藝, 2006(6):48-50. YANG Yongqiang, WU Weihui.Research on selective laser melting system and technologic experiment [J].New Technology & New Process, 2006 (6): 48-50.

[11]吳偉輝, 楊永強. 選區(qū)激光熔化快速成形系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 機械工程學(xué)報, 2007, 43(8):175-180. WU Weihui, YANG Yongqiang. Key techniques of selective laser melting rapid prototyping system[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2007, 43 (8): 175-180.

[12]師文慶, 楊永強. 選區(qū)激光熔化中激光束的傳輸變換及聚焦特性[J]. 激光技術(shù), 2008, 32(3):308-311. SHI Wenqing, YANG Yongqiang. Laser beam’s focused properties and its transm ission and transformation in selective laser melting [J]. Laser Technology, 2008, 32(3):308-311.

[13]來克嫻, 楊永強, 張林華. 光纖激光器及其在選區(qū)激光熔化快速原型制造中的應(yīng)用[J]. 激光與光電子學(xué)進展, 2006, 43(3):32-36. LAI Kexian, YANG Yongqiang, ZHANG Linhua.Fiber laser and its applications in rapid prototyping of selective laser melting [J]. Laser and Optoelectronics Progress, 2006, 43 (3): 32-36.

[14]張冬云. 采用區(qū)域選擇激光熔化法制造鋁合金模型[J]. 中國激光, 2007, 34(12):1700-1704. ZHANG Dongyun. Model manufacturing process from aluminum alloys using selective laser melting[J]. Chinese Journal of Lasers, 2007, 34 (12): 1700-1704.

[15]吳崢強. 金屬零件選區(qū)激光熔化快速成型技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 熱加工工藝, 2008, 37(13):118-121. WU Zhengqiang.Status and development of rapid prototyping technology of metal parts by selective laser melting[J]. Hot Working Technology, 2008, 37 (13): 118-121.

[16]王黎. 選擇性激光熔化成形金屬零件性能研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2012. WANG Li. Research on the Performance in Selective Laser Melting of Metallic Part[D].Wuhan:Huazhong University of Science and Technology, 2012.

[17]黃衛(wèi)東. 激光立體成形:高性能致密金屬零件的快速自由成形(材料科學(xué)與工程)[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2007.

[18]李鵬. 基于激光熔覆的三維金屬零件激光直接制造技術(shù)研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2005. LI Peng. Direct Laser Fabrication of 3-Dimentional Metal Parts Based on Laser Cladding[D]. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology, 2005.

[19]姬生欽. 激光熔覆直接制造不銹鋼零件的工藝與性能研究[D]. 武漢:華中科技大學(xué), 2005. JI Shengqin.Study of Technology and Mechanical Property on the Direct Fabricated Metal Parts by Laser Cladding [D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2005.

[20]OVER C, MEINERS W, WISSENBACH K, et al. Selective laser melting: A new approach for the direct manufacturing of metal parts and tools[C]// 1st International Conference on Laser Assisted Net Shape Engineering. Germany: Frankfurt, 2001： 22-35.

[21]JENG J Y, LIN M C. Mold fabrication and modification using hybrid processes of selective laser cladding and milling[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2001, 110(1):98-103.

[22]SHIN K H, NATU H, DUTTA D, et al. A method for the design and fabrication of heterogeneous objects[J]. Materials & Design, 2003, 24(5):339-353.

[23]黃衛(wèi)東. 材料3D打印技術(shù)的研究進展[J]. 新型工業(yè)化, 2016, 6(3):53-70.

[24]WEHM?LLER M, WARNKE P H, ZILIAN C, et al. Implant design and production：A new approach by selective laser melting[J]. International Congress Series, 2005, 1281:690-695.

[25]BRANDNER J J, HANSJOSTEN E, ANURJEW E, et al. Microstructure devices generation by selective laser melting[J]. Proceeding of SPIE, 2007,6549:698249.

[26]YADROITSEV I, THIVILLON L, BERTRAND P, et al. Strategy of manufacturing components with designed internal structure by selective laser melting of metallic powder[J]. Applied Surface Science, 2007, 254(4):980-983.

[27]YADROITSEV I, BERTRAND P, LAGET B, et al. Application of laser assisted technologies for fabrication of functionally graded coatings and objects for the International Thermonuclear Experimental Reactor components[J]. Journal of Nuclear Materials, 2007, 362(2/3):189-196.

[28]YADROITSEV I, BERTRAND P, SMUROV I. Parametric analysis of the selective laser melting process[J]. Applied Surface Science, 2007, 253(19):8064-8069.

[29]SANTOS E C, SHIOMI M, OSAKADA K, et al. Rapid manufacturing of metal components by laser forming[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(12/13):1459-1468.

[30]湯慧萍, 王建, 逯圣路,等. 電子束選區(qū)熔化成形技術(shù)研究進展[J]. 中國材料進展, 2015, 34(3):225-235. TANG Huiping, WANG Jian, LU Shenglu, et al.Research progress in selective electron beam melting [J]. Materials China, 2015, 34 (3): 225-235.

[31]劉海濤, 趙萬華,唐一平. 電子束熔融直接金屬成型工藝的研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2007, 41(11):1307-1310. LIU Haitao, ZHAO Wanhua, TANG Yiping.Process investigation of direct metal fabrication based on electron beam melting [J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2007, 41 (11): 1307-1310.

[32]CORMIER D, HARRYSSON O, WEST H. Characterization of H13 steel produced via electron beam melting[J]. Rapid Prototyping Journal, 2004, 10(1):35-41.

[33]GU Dongdong,SHEN Yifu. Balling phenomena during direct laser sintering of multi-component Cu-based metal powder[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2007, 432(1/2):163-166.

[34]張曉博. Ti合金選擇性激光熔化成型關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 西安:陜西科技大學(xué), 2015. ZHANG Xiaobo.Study on the Key Technology of Ti Alloy in Selective Laser Melting[D].Xi’an:Shaanxi University of Science and Technology, 2015.

[35]GUSAROV A V, YADROITSEV I, BERTRAND P, et al. Heat transfer modelling and stability analysis of selective laser melting[J]. Applied Surface Science, 2007, 254(4):975-979.

[36]K?RNER C, ATTAR E, HEINL P. Mesoscopic simulation of selective beam melting processes[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2011, 211(6):978-987.

[37]李學(xué)偉, 孫福久, 劉錦輝,等. 選擇性激光快速熔化TC4合金成形工藝及性能[J]. 黑龍江科技大學(xué)學(xué)報, 2016,26(5):536-540. LI Xuewei, SUN Fujiu, LIU Jinhui, et al.Research on forming process and performance of TC4 alloy by selective laser melting [J]. Journal of Heilongjiang University of Science and Technology, 2016,26 (5): 536-540.

[38]SIMCHI A. Direct laser sintering of metal powders: Mechanism, kinetics and microstructural features[J]. Materials Science and Engineering:A, 2006, 428(1/2):148-158.

[39]MEIER H, HABERLAND C. Experimental studies on selective laser melting of metallic parts[J]. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2008, 39(9):665-670.

[40]李瑞迪, 魏青松, 劉錦輝,等. 選擇性激光熔化成形關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的研究進展[J]. 航空制造技術(shù), 2012(5):26-31. LI Ruidi, WEI Qingsong, LIU Jinhui, et al.Research progress of key basic issue in selective laser melting of metallic powder [J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2012 (5):26-31.

[41]李增民, 李立新, 譚建波. 快速原型制造技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景[J]. 河北科技大學(xué)學(xué)報, 2003, 24(2):43-47. LI Zengmin, LI Lixin, TAN Jianbo.Development and applieation foreground of rapid prototyping manufaeturing technology[J].Journal of Hebei University of Science and Technology, 2003, 24 (2): 43-47.

[42]崔世強, 崔波, 劉青社. 基于快速成形制造技術(shù)的快速模具制造[J]. 河北工業(yè)科技, 2000, 17(2):47-50. CUI Shiqiang, CUI Bo, LIU Qingshe.The rapid molding technology based on rapid prototyping and manufacturing[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology, 2000, 17 (2): 47-50.

Status and development trend of selective laser melting forming technology

YANG Jia1,2, GUO Honggang3, TAN Jianbo1,2

(1.Materials Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 2.Key Laboratory of Near-net Forming Technology of Hebei Province, Shijiazhuang, Hebei 050018, China; 3. Great Wall Motor Company Limited, Baoding, Hebei 071000, China)

Selective laser melting is a new technology developed in 1980s. The parts made by this technology have high density, high accuracy, good mechanical properties and chemical properties. The principle and characteristics of the selective laser melting technology is introduced, and the development status of the technology in production equipment and production technology at home and abroad is summarized. The main research directions of selective laser melting equipment are as follows: the laser type, the size of focusing spot, the way of laying powder, powder thickness and so on. The methods of improving the spheroidization of metal powder and crack pore are put forward: changing the power and sweep rate of the laser emitter or preheating the metal powder can improve the powder spheroidization; changing the environmental oxygen content, scanning rate and powder thickness can increase the density of parts. On the this basis of which, some constructive suggestions about slow production rate of equipment, and defects in powder performance and imperfect production chain are put forward.

casting process and equipment; selective laser melting; forming principle; technical characteristics; development status; development trend

1008-1534(2017)04-0300-06

2017-03-06;

2017-03-31；責任編輯：陳書欣

楊 佳(1992—)，女，河北行唐人，碩士研究生，主要從事精確成型及凝固控制技術(shù)方面的研究。

譚建波教授。E-mail:tanjian1998@163.com

TG665

A

10.7535/hbgykj.2017yx04012

楊 佳，郭洪鋼，譚建波.選擇性激光熔化技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].河北工業(yè)科技,2017,34(4):300-305. YANG Jia, GUO Honggang, TAN Jianbo.Status and development trend of selective laser melting forming technology[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2017,34(4):300-305.