金属材料在增材制造技术中的研究进展_胡捷
钛合金增材制造技术研究现状及发展趋势
钛合金增材制造技术研究现状及发展趋势摘要：增材制造技术成型原理是通过计算机中生成部件的三维CAD模型，根据模型的尺寸数据采用激光、电弧等热源将原材料逐层堆积起来形成立体部件的技术，该技术的优点是工艺简单、生产成本低、适用范围广。
为抢占该技术的战略制高点，美国、欧盟、日本等国家相继出台相关政策扶持，有效促进了该技术的向前发展，中国、俄罗斯、新加坡等国也紧随其后，成立相关研究机构。
文中简要介绍了增材制造技术国内外发展团队及领头企业，综述了钛合金增材制造技术的发展现状，重点从钛合金成型工艺的优势及不足等方面分析研究了新进展，探讨了钛合金增材制造技术所面临的不足以及未来发展方向。
一、增材制造行业发展现状1.1 国外发展概况为抢占增材制造这一技术及产业发展的战略制高点，美国、日本、欧盟等主要国家和地区纷纷将增材制造列为未来优先发展方向，制定了发展规划及扶持政策。
美国增材制造研究所是该国制造业创新驱动下的第 1家研究所；德国、英国、澳大利亚、韩国等在各自的科技战略中，不约而同将增材制造作为突破的技术方向之一，有的还出台了相关的技术发展路线图；俄罗斯和新加坡等通过发布研究计划，支持包括增材制造在内的新型制造技术的发展。
1.2 国内发展现状我国增材制造起步于上个世纪90年代，代表性研究机构主要有西安交通大学、北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学等，在国家和地方政府的支持下，在21世纪初期，部分科研院所就已初步实现了产业化，取得重大进展。
随后国内许多高校和研究机构也开展了相关研究，到2000 年初步实现了设备产业化，并接近国外产品水平，改变了该类设备早期依赖进口的局面。
在国家和地方的支持下，全国建立了20 多个服务中心，设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业，推动了我国制造技术的发展。
但是，我国3D 打印技术主要应用在工业领域，没有在消费品领域形成市场；在产业化技术发展和应用方面落后于美国和欧洲；在技术研发方面，我国增材制造装备的部分技术水平与国外先进水平相当，但在关键器件、成形材料、智能化控制和应用范围等方面较为落后。
金属材料电弧增材制造技术研究现状
金属材料电弧增材制造技术研究现状摘要：金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，通过在金属表面产生电弧并加热金属粉末以逐层堆叠形成三维构件。
本文对该技术的研究现状进行了综述。
主要内容包括该技术的原理、优点和应用领域。
同时，还对该技术存在的问题提出了解决方案，并展望了未来的发展趋势。
通过深入研究和实践，金属材料电弧增材制造技术有望在制造业中发挥更重要的作用。
关键词：金属材料；电弧增材制造技术；解决方案引言金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，通过利用电弧和金属粉末的相互作用，逐层堆叠形成三维构件。
该技术具有高效、灵活和可定制性强等优点，在制造业中逐渐得到广泛应用。
本文旨在综述金属材料电弧增材制造技术的研究现状，包括其原理、应用领域以及存在的问题与解决方案。
同时，通过对未来发展趋势的展望，希望为该技术的进一步推广与应用提供参考和启示。
1.金属材料电弧增材制造技术概述金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，其基本原理是通过在金属表面产生电弧并将金属粉末加热，使其逐层堆积形成所需的三维构件。
该技术相比传统的制造方法具有许多优点，包括高效、灵活性强和可定制性高等。
它能够实现快速原型制作、零件修复和复杂结构的打印，广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
电弧增材制造技术不仅可使用多种金属材料，还能够利用多种工艺参数进行控制，以获得理想的制造效果。
然而，该技术仍存在着一些挑战，例如成本、工艺控制和材料质量等方面的问题。
因此，进一步研究和改进该技术的关键参数和工艺流程是非常必要的。
2.金属材料电弧增材制造技术的研究现状金属材料电弧增材制造技术目前已经在全球范围内得到广泛的研究和应用。
在国内外相关研究中，学者们致力于推动这一技术的进一步发展和优化。
研究方向包括材料选择与开发、工艺参数优化、设备改进等。
通过实验和数值模拟方法的结合，研究人员不断探索电弧增材制造技术的优化途径，提高打印效率和制造质量。
金属增材制造中的优化设计与工艺控制研究
金属增材制造中的优化设计与工艺控制研究随着制造业的高速发展，金属增材制造成为制造业领域的重要趋势之一。
金属增材制造利用计算机辅助设计（CAD）软件来制造复杂的三维结构，在制造领域中应用广泛。
在这个过程中，优化设计与工艺控制不可或缺。
一、金属增材制造的优化设计优化设计是金属增材制造的关键环节之一。
金属增材制造的优化设计主要分为以下几个方面：1. CAD软件的使用CAD软件是金属增材制造的关键工具之一。
通过CAD软件，设计人员可以将设计想法通过三维建模的方式表现出来。
在这个过程中，设计人员需要了解CAD 软件的特点和使用方法，才能更好地完成复杂结构的设计。
2. 材料的选择材料的选择也是金属增材制造的重要方面之一。
不同的材料具有不同的性质和机械特性，对制造的影响也不同。
因此，在选择材料的同时，需要考虑到材料的性质和应用环境，以便实现最佳的性能。
3. 结构的优化结构的优化是金属增材制造的重要环节，优化结构可以降低制造成本和提高效率，提高产品的性能。
结构的优化需要考虑到材料和结构的特性，并通过数值仿真的方式来实现。
二、金属增材制造的工艺控制金属增材制造的工艺控制是制造过程中最关键的环节之一。
金属增材制造的工艺控制主要分为以下几个方面：1. 控制制造参数控制制造参数是金属增材制造的基本环节之一。
制造参数包括打印速度、喷嘴距离、熔化温度等。
通过调整这些参数，可以控制打印的速度和质量，确保制品的质量和稳定性。
2. 控制气氛环境金属增材制造需要在一定的气氛环境中进行。
气氛环境可以影响制品的质量和性能。
通过控制气氛环境，可以对制品的质量进行有效控制。
3. 控制热源热源是金属增材制造的最重要组成部分。
热源的选择和控制可以影响打印质量和制品的性能。
因此，制造过程中应控制热源的温度和稳定性。
三、优化设计与工艺控制的结合金属增材制造的优化设计和工艺控制相辅相成，两者的结合可以实现制造过程中的最佳效果。
在金属增材制造的设计过程中，需要使用CAD软件来进行三维建模，并同时考虑到制造参数的控制。
增材制造技术在金属冶炼中的应用
通过增材制造技术，可以实现 金属材料的快速凝固和精确控 制，提高金属材料的性能和品
质。
增材制造技术还可以应用于金 属零件的修复和再制造，延长 了设备使用寿命，降低了维护
成本。
增材制造技术有助于推动金属 冶炼行业的数字化转型和智能 化升级，提升产业竞争力。
对未来研究和应用的建议
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使用增材制造技术直接制造金属零件
增材制造技术可以直接制造金属零件 ，这种方法称为金属增材制造或金属 3D打印。
VS
金属增材制造技术可以使用各种金属 材料，如不锈钢、钛合金、铝合金等 ，通过将金属粉末或金属丝材逐层堆 积并熔化成型，最终获得具有复杂形 状和内部结构的金属零件。
使用增材制造技术优化金属冶炼过程
随着环保意识的提高，对金属冶炼的环保要求将越来越高，增材制造 技术的环保优势将得到更广泛认可。
定制化需求增长
随着个性化消费的兴起，对金属产品的定制化需求将不断增加，增材 制造技术将更好地满足这一需求。
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结论
总结增材制造技术在金属冶炼中的应用价值
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增材制造技术为金属冶炼提供 了高效、环保的生产方式，降
增材制造技术还可以用于优化金属冶炼过程，提高金属材 料的性能和降低生产成本。
通过增材制造技术，可以快速制备出具有特定结构和性能 的金属材料，如耐高温、耐腐蚀、高强度等，这些材料在 传统冶炼方法中难以制备或成本较高。
增材制造技术还可以用于制备金属材料的复合材料和合金 ，通过控制材料的微观结构和相组成，提高材料的综合性 能。
增材制造技术在金 属冶炼中的应用
目录
• 增材制造技术概述 • 金属冶炼的传统方法与挑战 • 增材制造技术在金属冶炼中的应用案例 • 增材制造技术在金属冶炼中的优势与局限
金属材料增材制造技术应用现状及发展趋势
金属材料增材制造技术应用现状及发展趋势文/ 孙子文0 前言增材制造技术（又称“3D打印”）被誉为引领产业变革的颠覆性技术之一。
区别于传统对原材料切削组装的减材加工过程，增材制造技术通过数字模型文件将金属粉末、塑料等可结合材料熔融、挤压、烧结、光固化等逐点、逐线、逐面堆积，制造出实际物体。
增材制造根据数字模型制造出复杂结构，节省材料、可灵活设计和个性化定制。
随着新型材料的不断应用和增材制造技术的发展，增材制造技术大量应用在航空航天、生物医疗、交通、智能穿戴等领域。
近年来，增材制造技术越来越受到重视，美国、英国、德国等都提出了增材制造技术研究、产业计划，投入大量人力物力进行产业竞争。
我国也对增材制造技术加以支持，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》重点提及增材制造；《增材制造标准领航行动计划（2020－2022年）》提出推动2~3项我国优势增材制造技术和标准制定为国际标准，增材制造国际标准转化率达到90%，增材制造标准国际竞争力不断提升。
北京、广东、陕西等地也根据实际情况不断推动增材制造产业发展，2020年广东省3D打印设备产量增长超过100%。
金属材料广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域，金属材料增材制造工艺作为门槛最高、前景最好的技术之一，也应用在多个领域。
本文介绍金属材料增材制造的工艺、应用，讨论金属材料增材制造的面临挑战和发展趋势，展望金属增材制造技术的前景。
1 金属材料增材制造工艺根据热源来分，金属材料增材制造技术可分为激光、电子束、电弧增材制造。
激光增材制造主要应用于复杂小件的精密快速成形；电子束增材制造能量密度和能量利用率都较高，使得沉积效率和速率也很高；电弧增材制造主要适用于大尺寸、低精度复杂形状工件的快速成形制造，但由于精度低，成形后通常需要后续处理。
金属粉末的增材制造主要有选区激光烧结、选区激光融化、电子束选区融化等，通过数字模型用高能束进行烧结融化，单层成形后，成形平台下降一个单层的高度，铺粉系统制备一层新的粉末材料，然后高能束照射形成新的单层，循环往复，形成三维实体样品。
钛合金增材制造技术研究现状及展望
钛合金增材制造技术研究现状及展望1. 引言钛合金作为一种高强度、耐腐蚀的金属材料，在航空航天、医疗器械等领域具有重要应用价值。
钛合金增材制造技术作为一种新型的制造工艺，具有快速、灵活、定制化生产的优势，逐渐受到广泛关注。
本文将从现状和展望两个方面对钛合金增材制造技术进行深入探讨。
2. 现状2.1 钛合金增材制造技术的发展历程钛合金增材制造技术起源于20世纪80年代，最初主要用于快速成型原型制作。
随着3D打印技术的不断进步，钛合金增材制造技术逐渐应用于航空航天、医疗器械等领域。
目前，国内外相关研究机构和企业纷纷加大钛合金增材制造技术的研究力度，推动了该技术的发展。
2.2 钛合金增材制造技术的关键技术和方法目前，钛合金增材制造技术主要包括激光熔化、电子束熔化、粉末床烧结等多种方法。
激光熔化技术因其成形精度高、熔池稳定等优点被广泛应用，但是存在着成本高、成形速度慢等缺陷。
而电子束熔化技术在成形速度和成形精度方面具有一定优势，但也存在熔池不稳定等问题。
粉末床烧结技术通过层层堆积和粘结制备钛合金件，成形速度较慢，但成形质量相对稳定。
各种方法各有优劣，对于不同的应用场景需根据具体情况选择合适的方法。
3. 展望3.1 钛合金增材制造技术的未来发展趋势随着3D打印技术的不断成熟和发展，钛合金增材制造技术将迎来更广阔的应用前景。
未来，该技术有望在航空航天、汽车制造、生物医药等领域得到更广泛的应用，为工业制造带来革命性的变革。
随着材料科学的不断进步，新型钛合金材料的研发也将推动该技术的发展。
3.2 个人观点钛合金增材制造技术作为一种新型的制造工艺，具有独特的优势和巨大的潜力。
我认为，随着相关技术的不断创新和完善，钛合金增材制造技术将成为未来工业制造的主流技术之一，为社会发展和进步带来更多的可能性。
结语通过对钛合金增材制造技术的现状和展望进行了全面的评估和分析，我们对该技术有了更深入的理解。
随着3D打印技术和材料科学的不断进步，相信钛合金增材制造技术在未来将有更加广阔的发展前景。
金属增材制造技术的发展趋势
金属增材制造技术的发展趋势金属增材制造，这个听上去就让人觉得高大上的名词，实际上是个简单明了的事儿。
简单来说，就是用3D打印的方式来制作金属零件。
你想想，之前我们得靠传统的锻造、铣削，动辄就得花费不少时间和精力。
现在好了，增材制造技术就像是给制造业加了个“火箭推进器”，把原本繁琐的流程变得轻松不少。
不过，光说不练可不行，咱们得深入探讨一下这个技术的发展趋势，看看它能带给我们什么惊喜。
1. 技术进步与应用场景1.1 打破传统，革新制造想象一下，过去我们要制作一个复杂的金属部件，得用很多工具，花上好几天，甚至几个星期。
现在呢，增材制造技术让这一切变得轻松无比。
咱们只需输入设计图纸，机器就能按部就班地“打印”出一个金属零件。
这就好比咱们以前做饭需要一大堆佐料，现在只要一个微波炉，轻轻一按，嘿，热腾腾的饭菜就上桌了。
这种技术进步不仅提高了生产效率，还能制作出传统工艺无法做到的复杂形状，真是令人拍手叫好。
1.2 广泛应用，行业带动增材制造的魅力可不仅仅在于技术本身，更在于它带来的应用前景。
无论是航空航天、汽车工业，还是医疗设备，增材制造都能大展身手。
比如，飞机零件的制作，以前得考虑到重量和强度，现在用增材技术，不但能减轻重量，还能提高零件的性能。
想象一下，未来的飞机能飞得更高、更远，这多酷啊！当然，医疗行业也没闲着，个性化的植入物和义肢，都能通过这项技术实现，真是为患者量身定制，堪称“量体裁衣”的大招。
2. 材料多样化与性能提升2.1 材料的进步，像开了挂一样说到金属增材制造，材料的选择也在不断丰富。
早期，铝、钛这类常见金属就被广泛应用，但现在，更多新型合金和复合材料也逐渐进入了这个领域。
想象一下，你的手机壳不再是普通塑料，而是用高强度金属制成，既轻巧又耐用，这是不是听起来就像是科幻电影里的情节？再加上这些材料经过精细的处理，性能那叫一个杠杠的，耐腐蚀、耐高温，简直是“铁打的身子，流水的心”。
2.2 性能提升，简直逆天而且，这些新材料的性能提升，让增材制造的应用场景更加广泛。
增材制造分类及研究进展
增材制造分类及研究进展增材制造（Additive Manufacturing，AM）是一种通过逐层添加材料来制造三维物体的先进制造技术。
本文将概述增材制造技术的分类及其研究进展，以期为相关领域的研究和实践提供参考和启示。
基于材料的分类根据所使用的材料类型，增材制造技术可分为金属增材制造和非金属增材制造。
金属增材制造主要包括激光熔化、电子束熔化、粉末烧结等工艺，适用于制造高强度、高精度的金属零件。
非金属增材制造则涵盖了塑料、陶瓷、砂石等多种材料，常用于原型制作、医疗器械等领域。
基于工艺的分类根据制造过程中使用的工艺原理，增材制造技术可分为熔融沉积、光固化、粉末烧结等。
熔融沉积工艺利用高温将材料熔化并逐层打印，光固化工艺则利用光敏树脂在紫外线的照射下迅速固化，粉末烧结则通过烧结剂将金属粉末烧结成致密的结构。
基于应用领域的分类根据应用领域，增材制造技术可分为航空航天、医疗、建筑、汽车等。
在航空航天领域，增材制造技术用于制造轻量化、高精度的零件，如发动机叶片、机身结构件等；在医疗领域，增材制造技术常用于定制化假肢、外科手术导板等医疗器械的制作；在建筑领域，增材制造技术可用于建筑模型、构件的快速制造；在汽车领域，增材制造技术则用于生产高效、节能的发动机零件。
研究热点近年来，增材制造技术的研究热点主要集中在工艺优化、新材料研发、后处理技术等方面。
工艺优化方面，研究旨在提高打印精度、效率及稳定性；新材料研发方面，研究于开发高性能、低成本、环保的新型材料；后处理技术方面，研究重点在于提高制件力学性能、降低孔隙率、优化表面质量等。
研究现状目前，增材制造技术已经在全球范围内得到了广泛的应用。
在学术界，大量的研究工作正在进行，以进一步优化增材制造技术的各项参数，提高制件的质量和效率。
在产业界，众多企业也在积极推广和应用增材制造技术，以满足不断变化的市场需求。
研究展望未来，增材制造技术的研究将更加注重跨学科的交流与合作，推动技术的创新和发展。
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金属材料在增材制造技术中的研究进展胡 捷，廖文俊，丁柳柳，胡 阳（上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海２０００７０）摘要 对金属材料在增材制造技术研究中的发展史进行了概述，并分类描述了不同的成形机制。
重点详细介绍了增材制造技术领域内各类金属材料的研究进展，种类涵盖到钛合金、镍合金、钢、铝合金和硬质合金等材料。
最后提出行业应该更注重“政用产学研”五位一体化，以市场为导向，逐渐形成一系列金属材料的增材制造工艺方法及标准。
关键词 增材制造 钛合金 镍合金 钢中图分类号：ＴＧ１４ 文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ａｄｄｉｔｉｖｅ ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＨＵ Ｊｉｅ，ＬＩＡＯ Ｗｅｎｊｕｎ，ＤＩＮＧ Ｌｉｕｌｉｕ，ＨＵ Ｙａｎｇ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ａｃａｄｅｍｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７０）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ，ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ，ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ，ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ，ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｓ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ，ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ，ｓｔｅｅｌ 胡捷：男，１９８８年生，硕士，工程师，研究方向为金属材料的制备和加工 Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｊｉｅ３＠ｓｈａｎｇｈａｉ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ．ｃｏｍ０ 引言增材制造技术，顾名思义，是指运用离散－堆积的方法将材料一点一点地增加起来的加工技术，主要工艺流程如图１所示。
图１ 增材制造的工艺流程Ｆｉｇ．１ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ早期的增材制造技术主要为原型制造，用于快速响应产品的外观设计，所用材料包括树脂和塑料。
随着市场需求的不断提高，增材制造技术不能仅仅满足于外观要求，还必须逐渐向制造功能件方向转变，由此关于金属材料的研究便不曾间断。
在２０世纪９０年代中期，美国联合技术研究中心（ＵＴＣ）与桑地亚国家实验室（Ｓａｎｄｉａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）合作开发了激光工程化近成形制造技术（Ｌａｓｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｎｅｔ ｓｈａ－ｐｉｎｇ，ＬＥＮＳ），该技术使用了Ｎｄ∶ＹＡＧ固体激光器和同步粉末输送系统，用于金属零件的近形制造和局部修复。
与此同时，瑞典的Ａｒｃａｍ公司基于电子束熔炼快速制造技术（Ｅ－ｌｅｃｔｒｉｃ ｂｅａｍ ｍｅｌｔｉｎｇ，ＥＢＭ）发展出金属材料“自由成形技术”（Ｆｒｅｅ ｆｏｒｍ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＦＦＦ），可直接由金属粉末生成完全致密零件；国内西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东教授突破了快速原型制造的界限，发展出激光立体成形技术（Ｌａｓｅｒ ｓｏｌｉｄ ｆｏｒｍｉｎｇ，ＬＳＦ），获得了形状较为复杂的金属零部件。
随后，美国Ｌｏｓ Ａｌａｍｏｓ国家实验室开发了直接光学制造（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＤＬＦ）的金属零件快速成型；美国Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ和Ｃａｒｎｅｇｉｅ Ｍｅｌｌｏｎ Ｕｎｉ－ｖｅｒｉｓｉｔｙ合作开发了形状沉积制造技术（Ｓｈａｐｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＳＤＭ）；美国密西根大学研究开发了直接金属沉积技术（Ｄｉｒｅｃｔ ｍｅｔａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ，ＤＭＤ）；德国弗朗和夫研究所（Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ）开发了控制金属堆积技术（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｍｅｔａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ，ＣＭＤ）；英国Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ大学的吴鑫华教授提出了受控激光制造技术（Ｄｉｒｅｃｔ ｌａｓｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）等［１－４］。
如今，在国内以金属激光熔覆（Ｌａｓｅｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ，ＬＣ）、金属材料选区激光熔化（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｍｅｌｔｉｎｇ，ＳＬＭ）或烧结（Ｓｅ－ｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）技术占据市场主导地位，ＳＬＳ技·９５４·金属材料在增材制造技术中的研究进展／胡 捷等术路线如图２所示。
虽然众多的研究院所和学者给金属材料增材制造技术分门别类地冠以了不同的名称，但其中的成形原理却不外乎几类。
图２ ＳＬＳ技术路线Ｆｉｇ．２ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ＳＬＳ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ增材制造技术的最大特点在于能够可受控地自由添加材料，要做到这一点需要先将所添材料变成流体状态。
金属材料的熔化或气化都需要很高的能量，所以一般选择高能束粒子流作为热源，例如激光束或电子束等。
根据受热程度的不同，金属材料可能发生全部熔化、部分熔化或者不熔化。
对于纯金属而言，温度高于熔点，材料即可发生完全熔化；对于多组元单一高熔点合金而言，材料熔凝过程存在一个固液共存区间，温度需要略高于固相线温度，使材料发生非均匀熔化，随后通过液相浸润晶界和热量的扩散，剩余固相便发生重排熔解。
在ＳＬＭ、ＬＥＮＳ、ＬＳＦ和ＥＢＭ等成形工艺中常采用以上材料体系粉末。
当材料是多组分的混合料时，由于各组分具有不同熔点，低熔点材料部分会优先熔化，成为粘结剂，而高熔点材料部分作为结构材料，保留其固相核心。
通常高熔点材料是金属，低熔点材料是有机树脂或者金属，例如３Ｄｓｙｓｔｅｍ公司的ＲａｐｉｄＳｔｅｅｌ和ＣｏｐｐｅｒＰｏｌｙａｍｉｄｅ材料系列和ＥＯＳ公司的钢、镍与青铜混合粉体系等。
这种被液相包裹、润湿从而粘结固相颗粒，实现致密化的过程称为液相烧结，常用工艺有金属材料ＳＬＳ。
此外，关于金属材料固相烧结或化学反应结合为机制的增材制造工艺研究也有所报道，Ｋｒｕｔｈ给予了详细描述和分类［５］。
之所以会有不同的成形机制和工艺主要在于材料种类的多样性。
国内外研究人员仍在不断地开发出新的材料体系以满足于市场的需求，以下就逐一介绍增材制造技术中几类重要的金属材料。
１ 钛合金钛合金具有比强度高、耐蚀性好、高温力学性能优良等特点，被广泛应用于各行各业。
但高昂的加工成本和较长的交货周期，限制了其应用范围。
特别地，对于有定制化要求的航空航天和生物医用领域更是突显了传统加工方式的弊端。
钛合金是增材制造技术中率先被广泛研究和应用的合金材料。
Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ（ＴＣ４）合金在航空工业中主要用于框架、梁、接头、叶片等部件上。
该合金具有良好的热塑性和可焊性，非常适合于激光束或电子束快速成形工艺。
美国ＡｅｒｏＭｅｔ公司是史上第一家运用激光快速成形技术实现钛合金构件装机应用的单位，但其ＴＣ４构件即使经过热等静压（ＨＩＰ）或开模铸造加工，性能也达不到锻件标准，无法作为主承力构件。
在“十五”期间，北京航空航天大学王华明教授团队突破激光熔化沉积关键技术，成功制造ＴＣ４钛合金，其室温及高温拉伸、高温蠕变、高温持久、光滑疲劳、缺口疲劳等力学性能均显著超过锻件，该结构件已实现在飞机上的装机应用。
西北工业大学黄卫东教授对ＴＣ４激光立体成形件进行研究，无论是沉积态还是热处理态的力学性能都优于锻造退火态标准和美国ＡｅｒｏＭｅｔ公司激光成形件。
此外，北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室利用电子束熔融工艺快速制备了性能优异的ＴＣ４钛合金试样。
在国外，美国材料与试验协会已出台标准ＡＳＴＭ－Ｆ２９２４－１４“ＳｔａｎｄａｒｄＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ－６Ａｌｕｍｉ－ｎｕｍ－４Ｖａｎａｄｉｕｍ ｗｉｔｈ Ｐｏｗｄｅｒ Ｂｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ”针对ＴＣ４钛合金的铺粉熔覆工艺，这也是增材制造行业为数不多的涉及到具体材料的标准。
可以说，运用增材制造方法制备ＴＣ４钛合金的工艺技术相当成熟，已全面进入市场销售和生产服务。
随后的研究会着重于ＴＣ４成分和工艺参数的进一步优化［６－１０］。
Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－１Ｖ（ＴＡ１５）合金属于高Ａｌ当量的近α型钛合金，具有良好的热强性、可焊性和工艺塑性。
和ＴＣ４一样，作为飞机和发动机结构用重要钛合金材料，也已实现在飞机上的装机应用。
激光快速成形ＴＡ１５钛合金的各项性能（包括铣削、镗削、钻削和攻丝等切削工艺性能）与锻件无显著差异［１１］。
退火热处理后的ＴＡ１５合金厚壁件的拉伸力学性能优于锻造退火态的标准［１２］。
Ｔｉ－６Ａｌ－３．５Ｍｏ－１．８Ｚｒ－０．３Ｓｉ（ＴＣ１１）合金主要用于飞机叶片，属于α＋β两相合金，合金中加入少量Ｓｉ增强抗蠕变性能。
２０１０年，贵州黎阳航天动力有限公司与北航一同开展了“大型钛合金整体叶盘激光快速成形技术研究”项目，完成了《ＴＣ１１钛合金整体叶盘激光快速成形制件及零件技术条件》和实体零件的制造，力学性能达到锻件技术标准。
Ｔｉ－４Ａｌ－１．５Ｍｎ（ＴＣ２）合金属于中强钛合金，具有良好的可焊性，主要用作连接管路。
该合金变形能力较差，压力加工成形较困难。
增材制造技术无疑给该合金的制造增添了一缕曙光。
激光熔化沉积退火态ＴＣ２钛合金的室温拉伸性能优异，但其塑性存在明显各向异性。
后处理过程中，退火温度升高增加试样件强度，但不损失其韧性；当退火温度为９５５℃时，经空冷获得的试样件缺口冲击韧度值最高，达到８８８ｋＪ／ｍ２。
Ｔｉ－６Ａｌ－２．５Ｍｏ－２Ｃｒ－０．５Ｆｅ－０．３Ｓｉ（ＴＣ６）是一种密度低、强度高、耐腐蚀的两相钛合金。
其材料成本昂贵，且难以进行锻造加工成形。
经普通退火处理的ＴＣ６钛合金半成品能够满足飞机结构件３００℃以下的使用温度要求。
利用激光立·０６４·材料导报 ２０１４年１１月第２８卷专辑２４体成形工艺制备ＴＣ６钛合金，沉积态和退火态构件均能达到锻件标准。
Ｔｉ－５．５Ａｌ－４Ｓｎ－２Ｚｒ－１Ｍｏ－０．３Ｓｉ－１Ｎｄ（Ｔｉ６０）和Ｔｉ－６Ａｌ－２．８Ｓｎ－４Ｚｒ－０．５Ｍｏ－０．４Ｓｉ－０．１Ｙ（Ｔｉ６００）合金是６００℃高温钛合金主要研究对象，分别由中国科学院金属所和西北有色金属研究院研制。
前者工作温度可达６００℃，用于航空发动机高压段的压气机盘、鼓筒和叶片等零件，随后在此基础上又研制出Ｔｉ－５．８Ａｌ－４．０Ｓｎ－３．５Ｚｒ－０．４Ｍｏ－０．４Ｓｉ－０．４Ｎｂ－０．４Ｔａ（Ｔｉ６０Ａ）钛合金；后者可在６００～６５０℃长期使用，蠕变性能非常优异，适用于高温下持久承力部件。