国外选区激光熔化成形技术在航空航天领域应用现状_董鹏
激光熔覆技术在航空维修中的应用
激光熔覆技术在航空维修中的应用摘要：激光熔覆技术发展已近半个世纪，是材料表面改性技术中的一种重要的方法，随着大功率激光器的日益商业化，激光熔覆技术也得到了迅速发展，广泛应用于航天工业、汽车工业、模具等行业。
在航空维修领域中激光熔覆技术近年来得到了广泛的应用。
关键词：激光熔覆航空维修1什么是激光熔覆技术激光熔覆技术是指利用高能激光束，将具有不同成分、性能的材料与基材表面快速熔化、扩展并迅速凝固，形成了一层具有特殊物理、化学或力学性能的复合材料，从而获得本省所不具备的性能，如高硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及高温下的抗氧化性等。
这种复合材料具备了熔覆材料和基体二者的优势，弥补了相互间的不足。
采用该技术可使涂层与基体的结合方式由常规热处理中的机械结合变为冶金结合，从而更能胜任摩擦、磨损条件较为苛刻的场合。
2激光熔覆技术的优点激光熔覆技术与各种常规表面处理技术，如涂料涂层、电镀、堆焊和等离子喷涂等相比，激光熔覆技术具有以下优点：1）局部表层对基体的热影响很小，主要是因为激光作用，熔覆粉末和基体迅速熔覆。
容易实现小范围熔覆，且工件不易变形，熔覆成品率较高。
2）熔覆层晶粒细小且均匀弥散分布在基体中，熔覆层硬度很高，而且耐磨和耐腐蚀等性能强，从而大大提高材料表面的各种性能。
3）高能激光束在基体上作用的时间很短且熔覆层稀释度低，应此基材熔化量小。
如果把熔覆层的稀释率降到最低，可以得到性能良好的材料表面，从而达到低耗材高收益的效果。
4）选择作为熔覆层的粉末范围广泛，理论上几乎所有的金属、陶瓷材料都可通过激光熔覆将其熔覆到任何合金上，激光熔覆技术特别适用于低熔点金属表面熔覆高熔点合金。
5）激光熔覆技易是吸纳自动化，且熔覆层表面性能稳定，熔覆层成分和厚度都在可控制范围内。
光速瞄准，能够使难以接近的区域熔覆；工艺过程易于实现自动化。
3激光熔覆技术在航空维修中的实际应用激光熔覆是新型的局部表面处理方法，是未来工业应用潜力最大的表面改性技术之一，具有很大的技术经济效益，在航空维修行业其应用大致体现在以下几个方面：3.1激光熔覆成型用于零件修复激光熔覆技术对飞机的修复产生了直接的影响，优点包括修复工艺自动化、低的热应力和热变形等。
激光深熔焊接技术在航空航天中的应用
激光深熔焊接技术在航空航天中的应用随着科技的不断发展，航空航天工业也在不断创新，以满足日益增长的需求。
其中，激光深熔焊接技术作为一项先进的焊接技术，正逐渐在航空航天领域中得到广泛应用。
本文将探讨激光深熔焊接技术在航空航天中的应用，并分析其优势和挑战。
激光深熔焊接技术是一种利用高能密度激光束对工件进行瞬时加热，使工件表面瞬间融化并形成焊缝的焊接方法。
相比传统的焊接方法，激光深熔焊接技术具有许多优势。
首先，激光焊接具有高能量密度和高聚焦度，能够实现高速、高质量的焊接。
其次，激光焊接无需接触工件表面，避免了传统焊接中可能产生的变形和损伤。
此外，激光焊接还可以实现自动控制和远程操作，提高了工作效率和安全性。
在航空航天领域中，激光深熔焊接技术被广泛应用于航空发动机、飞机结构件以及航天器部件的制造和维修中。
首先，激光深熔焊接技术在航空发动机的制造中发挥着重要作用。
航空发动机是飞机的“心脏”，其关键部件需要具备高强度和高耐热性。
激光深熔焊接技术可以实现对高温合金材料的焊接，确保航空发动机的可靠性和性能。
其次，激光深熔焊接技术还被应用于飞机结构件的制造。
飞机结构件需要具备轻量化和高强度的特点，而激光焊接可以实现对不同材料的焊接，满足飞机结构件的要求。
此外，激光深熔焊接技术还可以用于航天器部件的制造和维修，提高了航天器的可靠性和寿命。
然而，激光深熔焊接技术在航空航天领域中的应用也面临一些挑战。
首先，激光焊接设备的成本较高，需要大量的投资。
其次，激光焊接对工件的材料要求较高，对于特殊材料的焊接仍存在一定的困难。
此外，激光焊接过程中产生的高温和高能量也会对工件造成一定的热影响区，可能导致材料性能的变化。
因此，在航空航天领域中应用激光深熔焊接技术时，需要综合考虑材料特性、工艺参数以及设备性能等因素，以确保焊接质量和工件性能。
综上所述，激光深熔焊接技术在航空航天中具有广泛的应用前景。
它不仅可以提高航空发动机、飞机结构件和航天器部件的制造质量和效率，还可以满足航空航天领域对轻量化和高强度的要求。
219515822_选区激光熔化中飞溅行为的研究进展
第15卷第6期精密成形工程袁美霞，柳校可，华明（北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京 100044）摘要：选区激光熔化技术（SLM）被认为是极有前途的增材制造技术之一，但不可逆的溅射行为严重限制了SLM技术的应用。
从粉末熔池演变、加工工艺优化和飞溅颗粒动态特征监测等方面，总结了SLM过程中飞溅行为的研究现状，分析了飞溅行为的产生机制，探讨了激光–粉末–熔池相互作用下的熔池演变情况，表明金属蒸气、Marangoni效应和伯努利效应是诱发飞溅的主要因素；讨论了加工工艺与飞溅行为的相互关系，表明通过优化工艺参数和改善打印环境以抑制飞溅是行之有效的方法；阐述了飞溅诱导缺陷的机理，并讨论了SLM过程的监测方法，表明单一信号的局限性会导致监测结果失准，多信号融合监测是提升精准性的重要方法之一。
最后，针对飞溅行为存在的关键科学问题和技术难题，展望了SLM加工中飞溅行为的研究方向。
关键词：SLM技术；增材制造；飞溅机制；内部缺陷；飞溅监测DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.06.020中图分类号：TF121 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)06-0163-11Research Progress of Splashing Behavior in Selective Laser MeltingYUAN Mei-xia, LIU Xiao-ke, HUA Ming(School of Mechanical-electronic and Vehicle Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044, China)ABSTRACT: Selective Laser Melting (SLM) is considered one of the most promising additive manufacturing (AM) technolo-gies, but the irreversible sputtering behavior severely limits the application of SLM. The work summarized the research status of splashing behavior in SLM from the aspects of powder melt pool evolution, processing process optimization, and dynamic monitoring of splashed particles. The mechanism of splashing behavior was analyzed, and the evolution of melt pool under the interaction of the laser powder molten pool was explored. It showed that metal vapor, Marangoni effect, and Bernoulli effect were the main factors inducing splashing. The interaction between processing technology and splashing behavior was discussed, indicating that optimizing process parameters and improving the printing environment were effective methods to suppress splashing. The mechanism of splash-induced defects was elaborated, and the monitoring methods of SLM process were dis-cussed. It showed that the limitations of a single signal could lead to inaccurate detection results. Multi signal fusion monitoring was an important method to improve accuracy. Finally, in response to the key scientific and technical challenges in studying收稿日期：2023–03–07Received：2023-03-07基金项目：国家重点研发项目（2022YFC2406004）；北京建筑大学研究生创新项目（PG2022134）Fund：National Key Research and Development Projects(2022YFC2406004); Beijing University of Architecture Graduate In-novation Project(PG2022134)作者简介：袁美霞（1979—），女，博士，副教授，主要研究方向为增材制造。
激光立体成形技术的发展现状与趋势
激光立体成形技术的发展现状与趋势近年来，激光立体成形技术得到发达国家政府、大企业和研究机构的高度重视。
作为美国制造业振兴计划“We Can't Wait”项目的一部分,美国政府于20xx年8月高调宣布成立国家增材制造创新研究所(NAMII ：National Additive Manufacturing Innovation Institute )，其第一阶段的政府和民间投资为7000万美元。
奥巴马总统强调这个研究所的成立是强化美国制造业的步骤。
在空客于2006年启动的集成机翼计划(Integrated Wing ATVP，第一阶段总经费3400万英镑)中，英国焊接研究所(TWI)承担起落架激光成形研发工作，经费400万英镑，TWI为此建立了两套激光成形装备。
南非科技与工业研究院(CSIR)下属的国家激光中心与南非航空制造公司Aerosud将合作开展Aeroswift项目研究。
Aeroswift的目标是，自主开发高速度、大体积的高性能金属零件激光添加材料制造(LAM)系统，为全球航空工业制造钛金属材料配件，并力争在未来三年内，使Aerosud成为全球航空结构材料制造领域的领军者。
Aeroswift的目标是直接加工2m×0.5m×0.5m的零件。
为此，南非科技部已经投入了2800万兰特(约合1712万元人民币)，并且预计他们的LAM制造体系将在20xx 年底至20xx年初完成组建和试验工作，然后开始优化和工艺鉴定，希望从20xx年开始全面生产。
美国波音公司、洛克希德·马丁公司、通用电气航空发动机公司、Sandia国家实验室和Los Alomos国家实验室、欧洲EADS公司、英国罗罗公司、法国SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大国家研究院、澳大利亚国家科学研究中心等大型公司和国家研究机构都对激光立体成形技术及其在航空航天领域的应用开展了大量研究工作。
参与这项研究的世界著名大学更是数不胜数。
激光制造技术在航空领域中的应用
激光制造技术在航空领域中的应用发布时间：2009-3-16 19:49:01自上世纪70年代大功率激光器件诞生以来，已形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面处理、激光合金化、激光熔覆、激光快速原型制造、金属零件激光直接成形、激光刻槽、激光标记、激光掺杂等十几种应用工艺。
众所周知，人类文明进步的历史，都是和制造技术的发展与进步紧密联系在一起的。
大功率激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工，扮演了一个创新尖兵的角色，代表了先进制造业的发展方向，引领制造技术进入激光时代，极大地提升了传统制造业的技术水平，带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革，并正在引发一场制造技术的革命。
激光加工是继力加工、火焰加工和电加工之后的一种崭新的加工技术。
它可以完善周到地解决不同材料的加工、成型和精炼等技术问题。
小到计算机芯片、大到大型飞机和舰船，激光制造都将是不可或缺的重要手段。
自上世纪70年代大功率激光器件诞生以来，已形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面处理、激光合金化、激光熔覆、激光快速原型制造、金属零件激光直接成形、激光刻槽、激光标记、激光掺杂等十几种应用工艺。
与传统的加工方法相比，激光加工具有高能密聚焦、易于操作、高柔性、高效率、高质量、节能环保等突出优点，迅速在汽车、电子、航空航天、机械、冶金、铁路、船舶等几乎包括了国民经济的所有领域得到广泛应用，被誉为“制造系统共同的加工手段”。
我国是一个制造大国，现代激光制造技术的研究、开发、应用及产业化对国民经济发展具有现实的重要意义。
但是我国总体技术水平还比较落后，要成为世界制造大国，光依赖人力资源优势是不行的，先进的制造技术才是我国成为世界制造业中心和制造强国的关键。
发达国家的实践已经证明，激光制造技术在改造和提升传统产业和发展高新技术产业上都起着前沿开拓者的作用，在21世纪经济可持续发展中占有重要地位，将对我国航空领域的发展产生深刻影响。
激光选区熔化技术专利态势及打印制造飞机起落架案例分析
第 30 卷第 1 期2024 年 2 月Vol. 30 No.1February 2024激光选区熔化技术专利态势及打印制造飞机起落架案例分析*陆 军（南宁职业技术学院，广西 南宁 530008）摘 要：文章围绕激光选区熔化技术专利申请趋势、专利申请国别分布、主要专利申请人、主要专利技术发展情况等，对SLM 技术总体态势情况进行了分析研究，并结合激光选区熔化打印飞机起落架重要零件等案例，对相关SLM 制造工艺和SLM 打印设备技术进行了实证分析，认为国内SLM 技术应充分借鉴经验，促进技术互补、资源互补，同时还要加强专利布局保护工作。
关键词：SLM;增材制造；专利分析；飞机起落架中图分类号： T -18 文献标识码： A 文章编号： 1673-8462（2024）01-0074-05激光选区熔化（Selective laser melting ，SLM ）技术是以原型制造技术为原理发展而来的一种重要的金属材料增材制造（AM ）技术。
SLM 技术采用高能量密度激光器作为热源，激光光斑集中在20~100 μm 的范围内，选择熔化颗粒直径在5~50 μm 的球形金属粉末，可以得到高自由度的复杂金属构件，生成近乎100%的高致密度零件，表面粗糙度可达20~30 μm ，尺寸精度可达20~50 μm 。
SLM 技术通过专用软件对零件三维数模进行切片分层，获得各截面的轮廓数据后，利用高能量激光束根据轮廓数据逐层选择性地熔化金属粉末，通过逐层铺粉、逐层熔化凝固堆积的方式，制造三维实体零件。
该技术制造的零件只需经过简单的喷砂或抛光处理即可直接使用，并具有精度高、表面质量优异等优点，已在医疗、汽车、模具等领域得到广泛应用。
笔者利用合享新创（incopat ）、智慧芽（patsnap ）等专利数据库，对激光选区熔化专利数据进行检索、降噪、标引和分析等工作，截至2023年2月，共检索到相关专利申请4384件，合并同族后为2642个同族。
铝合金选区激光熔化精密成形及其在航空领域的应用
金属成形Metal Forming532019年第62卷第16期·航空制造技术铝合金选区激光熔化精密成形及其在航空领域的应用甘武奎1，彭金贵1，李仕豪2，夏文强2，汪志太2，徐志锋2（1．肇庆市广应科通用航空研究院，肇庆526003； 2．南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063）[摘要] 主要介绍了铸造铝合金的选区激光熔化（Selective Laser Melting ，SLM ）成形技术，总结分析了ZL1××–ZL4××系4个系列铸造铝合金的SLM 成形工艺、SLM 成形件热处理工艺等国内外研究现状，以及其在航空工业领域的工程应用，并进一步探讨了铸造铝合金SLM 成形技术存在的问题和发展趋势。
关键词： 铸造铝合金；选区激光熔化；成形工艺；热处理工艺DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.16.053过程中铝合金粉末与激光的相互作用非常复杂，铝合金对激光超过90%的高反射率及具有的高热导率（237 W ·m –1·K –1）、易氧化、含大量易烧损合金元素，表面张力大等材料特性使铝合金材料的SLM 成形更难于控制，目前铝合金SLM 成形技术的研究和应用要明显落后于其他材料[11–13]。
但近几年随着高功率大型SLM 成形设备的逐步推出和逐渐成熟，及其他增材制造在铝合金零件直接制造方面取得的进展，铝合金材料的SLM 成形工艺研究也得到业内的高度重视，其发展迅速，已成为近期研究的热点[14–17]。
本文主要介绍了铸造铝合金的SLM 成形技术，总结分析了铸造铝合金ZL1××–ZL4××系4个系列常用合金的SLM 成形工艺、SLM 成形件热处理工艺等国内外研究现状，及其在航空航天领域的工程应用，并进一步探讨了铸造铝合金SLM 成形技术的发展趋势。
随着航空工业的快速发展，飞机及航空发动机中航空构件呈现整体化、轻量化、复杂化及精密化特征。
激光焊接技术及其在航空航天领域中的应用
激光焊接技术及其在航空航天领域中的应用激光焊接技术是一种高能量激光束用于材料的连接和熔接的技术。
它不仅可以高效地完成焊接任务，还具有高精度、高可靠性和低热影响区等优势。
因此，激光焊接技术在航空航天领域中有着广泛的应用。
首先，激光焊接技术在航空航天领域中可以用于连接金属材料。
由于金属材料在航空航天应用中广泛使用，因此高质量的金属焊接是至关重要的。
激光焊接技术能够产生高能量的激光束，通过局部加热的方式使金属材料熔化并连接在一起。
与传统的电弧焊接技术相比，激光焊接技术具有更小的热影响区，可以减少焊接区域的变形和应力集中，从而提高焊接质量。
其次，激光焊接技术在航空航天领域中也可以用于焊接复合材料。
复合材料由于具有轻质、高强度和耐腐蚀等优点，在航空航天应用中得到广泛应用。
然而，由于复合材料的特殊性质，传统的焊接方法往往无法应用于复合材料的连接。
激光焊接技术通过高能量的激光束在复合材料中产生局部的熔化和混合，从而实现复合材料的焊接。
这种方式避免了传统焊接方法中产生的热影响和损坏复合材料的问题，同时也可以提供高质量的焊接接头。
此外，激光焊接技术还可以用于航空航天领域中的维修和修复工作。
航空航天器在使用中会受到各种因素的影响，包括物理损伤、疲劳和腐蚀等。
为了保证航空航天器的安全和可靠性，需要及时进行维修和修复。
激光焊接技术可以通过局部加热和熔化损伤区域，使其重新连接并恢复原有性能。
相比传统的修复方法，激光焊接技术具有更小的热影响和变形，可以提供更可靠的修复接头。
另外，激光焊接技术还可以应用于航空航天器的制造过程中。
航空航天器通常由多个部件组装而成，而这些部件往往需要进行精确的连接和焊接。
激光焊接技术可以通过高能量的激光束在短时间内完成焊接任务，提高生产效率和质量控制。
此外，激光焊接技术还可以实现对复杂形状部件的焊接，从而满足航空航天器对于轻量化和结构优化的要求。
总之，激光焊接技术在航空航天领域中具有广泛的应用前景。
激光熔敷_焊_技术在航空发动机生产中的应用_王茂才
热加工
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六、结语
激光复合焊将两种焊接方法结合起来，它采用了两 者各自的优点，获得了最佳的焊接效果，更高的焊接速 度与良好的焊缝搭桥能力。它是目前最先进的焊接方法 之一，实现了高焊接速度与良好焊接质量的完美结合。 激光复合焊技术是汽车工业中一种全新的焊接技 术，尤其是对于激光束焊无法实现或在经济上不可行的 装配间隙要求。它具有宽广的应用范围和高效的特性， 同时减少投资成本、缩短生产时间、节约生产成本和提 高生产率，具有更强的竞争力。
采用激光仿形熔铸技术成功地解决了许多技术难 题。例如，将磨短的高压一级叶片接长 " # $%%，及时 确保了国家重大工程顺利试车达标；使 &’(( 黑鹰战机 一级转子叶片叶尖烧蚀区变形得到修复；将海军在役的 )*+ 一级到二级和 )*+ 二级涡轮叶片端部接长 (,-%%， 现已飞行 "((. 以上。到目前，已实现批量接长修复。 !" 叶片冠部阻尼面的激光敷层强化与修复 航空发动机带冠转子叶片联锁面在高温燃气和高速 转动运行的工况下，会发生严重的高温腐蚀和微振磨损 使本来装配紧密的叶片发生严重的松动，由此引起燃气 油漏和叶片的摆动，使叶片根部遭受到很大的扭弯应力 至断裂，为此叶片联锁面必须施加防蚀抗磨涂层来强化。 采用激光熔敷稀土改性的钴基合金粉末可以实现阻尼 面强化和恢复磨损的阻尼面构形。图 " 为低压涡轮叶片阻 尼面激光熔敷钴基涂层的典型形貌及显微硬度分布。
研究与应用
是钛合金由于其耐磨性和抗机械疲劳性较差，而易产生 磨损与疲劳裂纹。某飞机的 !"#$ 合金防冰壳体内壁与 其配合件之间发生微振磨损，导致其配合密封面发生台 阶式磨损沟槽而失效，如图 %& 所示。采用钛合金高纯 净激光熔敷焊一整套工艺方法，可使壁厚仅有 #’$(( 的 壳体得到无变形修复，其补焊区为冶金结合，组织均匀 致密，如图 %) 所示。
选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势
选择性激光熔化技术研究现状及发展趋势杨佳;郭洪钢;谭建波【摘要】选择性激光熔化技术是20世纪80年代发展起来的一种新型技术,应用该技术制备的零件致密度高、精度高、表面质量好、力学性能和化学性能优良.介绍了选择性激光熔化技术的原理和特点,概述了选择性激光熔化技术在生产设备和生产技术两方面的国内外发展现状.提出了选择性激光熔化设备的主要研究方向:激光器种类、聚焦面光斑尺寸大小、铺粉方式以及活塞缸铺粉厚度等.指出了改善金属粉末球化现象和裂纹孔隙的方法:通过改变激光发射器的功率和扫速率或对金属粉末进行预热处理的方法改善粉末球化现象;通过改变环境含氧量,扫描速率和铺粉厚度等可提高零件的致密度.针对设备生产速度慢、粉末综合性能存在缺陷和生产工业链不完善等方面的问题提出了对这项技术的发展建议.%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 rateand 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.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】6页(P300-305)【关键词】铸造工艺与设备;选择性激光熔化;成型原理;技术特点;发展现状;发展趋势【作者】杨佳;郭洪钢;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄 050018;长城汽车股份有限公司,河北保定071000;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄 050018【正文语种】中文【中图分类】TG665(1.河北科技大学材料科学与工程学院，河北石家庄 050018；2.河北省材料近净成形技术重点实验室，河北石家庄 050018；3.长城汽车股份有限公司，河北保定071000)快速成型技术是20世纪80年代发展起来的一种新型的制造技术，该技术是将零件三维模型切片处理，逐层堆积，最终叠加成三维实体零件的过程。
激光成形技术在航空航天领域中的应用与研究进展
激光成形技术在航空航天领域中的应用与研究进展首先，激光成形技术在航空航天领域中被用于制造复杂形状的零件。
航空航天领域对零件的复杂形状和高精度要求非常高，传统的制造方法难以满足需求。
而激光成形技术可以通过对激光熔化区位置的控制，实现对复杂形状的零件进行精确建模和制造，大大提高了零件的制造效率和精度。
其次，激光成形技术在航空航天领域中被用于制造轻量化零件。
轻量化是航空航天工业发展的重要趋势，可以减少飞机重量，提高燃料效率和飞行性能。
传统的制造方法往往需要复杂的机械加工过程，而激光成形技术可以通过控制激光束能量，实现对材料进行局部熔化和凝固，从而减少了材料的浪费，提高了制造效率和轻量化程度。
再次，激光成形技术在航空航天领域中被用于制造喷嘴和涡轮等关键零件。
喷嘴和涡轮是航空发动机中的重要部件，对其结构和性能要求非常高。
激光成形技术可以通过控制激光加热区域的大小和形状，实现对喷嘴和涡轮的精确制造和优化设计，提高其热稳定性和耐磨性，从而提高航空发动机的工作效率和可靠性。
最后，激光成形技术在航空航天领域中的研究进展主要集中在材料选择、工艺优化和装备创新等方面。
材料选择是激光成形技术中的关键问题，传统的金属材料在高温下容易发生氧化、熔化和挥发等问题，而新型高温合金材料可以提供更好的热稳定性和耐磨性。
工艺优化则是通过对激光成形参数、能量密度和扫描速度等进行优化，实现对零件成型质量和效率的提高。
装备创新则是开发更高功率、更精密的激光成形设备，提高成形速度和精度，满足航空航天领域对制造快速、高精度零件的需求。
综上所述，激光成形技术在航空航天领域中具有广泛的应用前景和研究价值，可以通过制造复杂形状的零件、实现轻量化和制造关键零件等方面的应用来推动行业的发展。
未来的研究将着重解决材料选择、工艺优化和装备创新等问题，提高激光成形技术在航空航天领域中的应用效果和经济效益。
金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展趋势
金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状
及发展趋势
1 激光熔化快速成型技术介绍
激光熔化快速成型技术(Laser Melting Rapid Forming，简称LMRF)是利用高功率激光把金属材料加热到溶熔状态，再在塑料微结构
模具内形成熔融坯，再经液态冷却后形成各种金属器件及部件的加工
技术。
它是一种快速成形技术，能快速生产出精密的复杂形状金属器件，具有加工效率高、性能好等优点，大大缩短了金属零件的加工时间，可以部件效果好、工艺更加复杂，更有利于批量生产。
2 应用领域
LMRF技术目前在航空、航天、机械和汽车行业的应用越来越广泛，在这些行业中经常用到激光熔化快速成型技术制造高精度的件。
另外，LMRF技术也被广泛应用于模具、精密件、压力容器的加工中，因为它
可以生产出更复杂、更精密的产品。
3 发展趋势
LMRF技术在未来发展方面具有很大的潜力。
首先，激光功率有望
进一步提高，有助于加工更复杂的零件和结构。
其次，未来将出现更
多的智能检测装置，可以有效地检测出加工中出现的缺陷，从而提高
加工质量。
最后，基于机器人的自动化技术等可能会为LMRF技术的应
用带来更多机遇。
4 总结
激光熔化快速成形技术已经在航空、航天、机械和汽车行业得到了广泛应用，且具有空前的潜力。
未来基于激光功率及相关自动化技术提高，能够加快加工速度，更大幅提高金属零件的加工质量，使得LMRF技术在未来发展中更具优势。
激光熔覆技术在航空制造行业的应用
激光熔覆技术在航空制造行业的应用激光熔覆作为一种激光表面改性技术，主要用于改善和提高材料的表面性能以及零件的表面修复。
它有几种不同的填料方式，其中比较常见的是预置式和同步送料法。
优点就是涂层与基体材料结合紧密，熔覆结构致密紧实。
下面介绍激光熔覆技术在航空制造行业的应用。
激光熔覆机依靠激光熔覆成形技术，具备工艺自动化、低热应力和变形影响小等优点。
由于人们希望延长航空器材的使用寿命，需要更加复杂的修复和检修工艺。
涡轮机齿片、叶轮和转动空气密封垫等零件正是通过更新可以延长已有结构寿命的零件，其中一些零件可以通过表面硬化得到修复，然而许多其他零件需要更为复杂的修复工艺，并且由难加工的材料制成。
激光熔覆机的熔覆修复工艺能应用于大范围的材料而不降低母材性能，比起零件或工具的置换节约成本高达75％以上。
激光高速熔覆技术在航空航天的其中一个应用是对模具进行改型。
现代技术中产品的更新换代较快，模具的设计、制造以及后续的产品生产过程历时较长，一旦制成的模具不符合实际需求，只需按照需要对制成的模具进行些许改动就可以重新进行修改，因而节省了制造成本以及修复时间。
激光高速熔覆技术在航空航天领域的另一应用就是“移动式零件修复医院”。
核心是采用激光高速熔覆技术在战场上进行关键件的修复或者制造。
它甚至可以采用卫星通信设备传输有关制造零件的数据信息。
在没有数据信息的情况下，也可以采用逆向工程获得要建零件的外部轮廓信息，经过必要的处理后实现修复或者制造工作。
激光高速熔覆技术最具特色的优势在于通过改进送粉技术，实现零件中材料成分的实时连续变化，制造具有梯度成分材料的高性能零部件。
例如用激光熔覆技术修复裂纹，由于非穿透性裂纹通常发生在非薄壁零件，其深度无法直接测量，其他修复技术无法发挥作用。
此时采用激光熔覆技术，视情况多次打磨和探伤将裂纹逐步清除，打磨后的沟槽用激光粉末多层熔覆工艺填平，即可重建损伤结构，恢复其性能。
瑞丰光电激光专注十六年的研发技术和生产，凭借多年的激光设备研发经验，产品技术成熟，产品性能安全稳定。
激光增材制造技术在航空航天领域的应用与发展
812021年12月上 第23期 总第371期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0.引言增材制造的概念是在1980年代后期引入的，相关研究于1990年代初在中国开始。
经过短短20年的时间，该技术发展迅速，在航空航天、微纳米生产和生物医学工程等诸多领域具有广泛的潜在应用。
航空航天工业在1980年代后期开始使用层压成型技术，最初，层压建模在航空航天工业的快速原型制作中发挥了很小的作用。
近年来的发展趋势表明，该技术在整个航空业中具有战略地位。
1.激光增材制造技术原理与特点激光增材制造技术是集计算机软件、材料、机器、控制等交叉学科知识为一体的综合系统技术。
产品的3DCAD模型可以使用离散的逐点或逐层叠加原理快速打印产品部件，这改变了传统金属零件的处理方式[1]。
性能、结构复杂的金属部件，激光层压成型技术主要用于航空领域结构性和功能性金属零件的快速生产，迄今为止，最成熟的技术包括激光熔融沉积技术和选择性激光熔化技术。
LMD 技术是激光金属层压技术的典型工艺，它结合了层压的累积原理和激光熔覆技术，以金属粉末为原料进行处理，利用高速激光熔化固化。
高激光能量用于熔化金属粉末和基体，在基体上形成熔池，将熔融粉末沉积在熔池上并在表面形成涂层。
冷却固化后的基材表面，运动控制系统根据被加工零件CAD 模型的分层盘信息，控制X、Y、Z 轴工作台上激光头和供粉喷嘴的运动，制作出一定高度和宽度的金属，按点、线、层重叠，最终形成整个金属部件[2]。
SLM 技术起源于选择性激光熔炼和烧结技术。
逐层粉末扩散法和逐层熔体堆积法使该技术能够实现几乎任何复杂零件的高效率和致密成型。
由于SLM 工艺的层厚较小，一般为30μm ～60μm。
因此，成型精度高，表面质量好。
2000年后，基于SLS 技术的发展迅速，国内外许多公司、大学和研究机构迅速推进可持续土地管理设备系统、工艺改进和新材料开发。
增材制造选择性激光熔化成型设备研究现状
EOSING M280 200W fiber laser 250×250×325 100-500
SLM solutions
SLM 100HL 100W fiber laser 100×100 30-50
SLM 250HL 100W fiber laser 250×250×240 50-100
250，后来升级为 SLM Realizer250，在 2005 年，高精度 SLM Realizer100 研发成功。自
从 MCP 发布了 SLM Realizer 设备后，其他设备制造商（Trumph，EOS 和 Concept Laser）
也以不同名称发布了他们的设备，如直接金属烧结（DMLS）和激光熔融（LC）
400MPa，可以为轻量化结构提供足够的强度
[51]
。Ph.Bertrand 研究了 SLM/SLS 方法成型
的特殊微观结构
[50]
。Buchbinder, D 等人，针对 SLM 成型效率低的问题，研究了如何提
高铝合金 AlSi10Mg 成型效率，发现通过 1kw 激光器扫描时，致密度可以达到 99.5%，
成型效率由原来的 5mm
3
/s 提高到了大约 21mm
3
/s。同时硬度值 145HV，强度大约
Concept Laser
Mlab cusing 50W fiber laser 120×120×120 30-50
M2 Cusing 200W fiber laser 250×250×280 50-200
M3 Cusing 200W fiber laser 300×350×300 70-300
[45,46]
激光成形技术在航空制造中的应用分析
激光成形技术在航空制造中的应用分析航空制造是一个涉及多个领域的复杂系统工程，从设计到制造、检测、维修都需要各种高精度的技术支持。
在这些技术中，激光成形技术是一种比较新颖、具有广泛应用前景的技术，其在制造高质量、高精度航空零部件方面具有极大的优势。
一、激光成形技术简介激光成形技术是指在工件上逐层熔化金属粉末，通过激光束的扫描和控制实现精密的三维几何形状的快速制造。
激光成形技术具有非常高的制造精度和表面质量，可以实现复杂形状的零部件快速制造，是新一代制造技术的代表之一。
二、激光成形技术在航空制造中的应用1.模具制造在航空制造中，模具制造是一个非常重要的环节。
采用激光成形技术，可以制造出高精度、高质量的模具，从而提高零件的可靠性和制造效率。
2.发动机零部件制造航空发动机是飞机最关键的部件之一，其性能的提升直接影响到飞机的性能和安全。
激光成形技术可以制造出高精度、高稳定性的发动机叶片、喷气嘴等关键零部件，从而提高发动机的效率和可靠性。
3.飞机结构零部件制造飞机结构零部件是飞机的骨架部分，其性能和质量对于飞机的安全性和经济性有着巨大的影响。
利用激光成形技术，可以制造出具有高精度和高韧性的结构零部件，从而提高整个飞机的结构强度和可靠性。
4.航空维修激光成形技术可以用于航空零部件的快速修复和维修。
由于其制造精度和快速性，可以节约航空维修的时间和成本，提高航空维修的效率和质量。
三、激光成形技术在航空制造中的优势1.快速制造采用激光成形技术，可以实现零部件的快速制造，降低制造时间和成本，提高生产效率和竞争力。
2.高精度制造激光成形技术具有非常高的制造精度和表面质量，能够制造出复杂形状的零部件，从而提高产品的质量和可靠性。
3.灵活性激光成形技术可以根据不同的零部件要求，实现快速的形状设计和制造，方便生产和维护。
4.生态友好激光成形技术不会产生VOCs和废气，对环境比较友好。
四、激光成形技术的研究方向在激光成形技术的研究方向中，一方面是提升制造速度和效率，另一方面是提高制造精度和表面质量。
激光选区熔化成形多孔结构高强β钛合金压缩性能研究
激光选区熔化成形多孔结构高强β钛合金压缩性能研究摘要利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形方式制备不同孔型结构新型高强β钛合金多孔材料，采用XRD、SEM和准静态压缩实验，研究了结构类型对压缩性能的影响。
结果表明立方结构的压缩强度最高，约为597 MPa，吸能能力最好，单位质量吸能能达到61.9×103 MJ/kg，且密度仅为2.4g/cm3，实现了其轻质高强的应用。
关键词：多孔钛合金；激光选区熔化；压缩性能；吸能特性Study on the Compressibility of High Strength β Titanium Alloy with Porous Structure by Selective Laser Melting(Key Laboratory of Ministry of Education for Electromagnetic Processing of Materials，Northeastern University，Shenyang 110004，China)Abstract：The selective laser melting (SLM) method is used to prepare new high-strength β-titanium alloy porous materials with different pore structures. XRD, SEM and quasi-static compression experiments are used to study the influence of structure types on compression performance. The results show that the cubic structure has the highest compressive strength, about 597 MPa, and the best energy absorption capacity. The energy absorption per unit mass can reach 61.9×103 MJ/kg, and the density is only 2.4 g/cm3, realizing itslight-weight and high-strength application .Keywords: porous titanium alloy; selective laser melting; compression performance; energy absorption characteristics钛合金以其高比强度、良好的耐蚀性等优异性能被广泛应用于航空航天、深海勘探、生物医学等诸多领域[1-3]。
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1铺粉国外选区激光熔化成形技术在航空航天领域应用现状董鹏陈济轮（首都航天机械公司，北京100076）摘要：选区激光熔化成形技术具有制造精度高、表面质量好以及能够实现悬空、复杂内腔和型面等复杂构件的整体制造等特点，是满足航空航天领域中复杂薄壁精密构件高精度、高性能、高柔性与快速反应的理想制造方法。
本文对国外选区激光熔化成形技术在航空航天领域的应用以及技术发展方向进行了分析。
关键词：选区激光熔化成形；航空航天；应用现状Current Status of Selective Laser Melting for Aerospace Applications AbroadDong PengChen Jilun(Capital Aerospace Machinery Company,Beijing 100076)Abstract ：Selective laser melting can manufacture complex geometries structures with thin walls and hidden voids or channels without tools or mould,for difficult-to-machine materials.It provides a high efficiency,high-quality,flexible manufacturing technique for manufacturing components in aerosapce fields.The current status and the trends of of selective laser melting for aerospace applications in abroad were analysed.Key words ：selective laser melting ；aerospace ；current status of applications 1引言金属材料增材制造技术是在航空航天领域关键件研制需求的牵引下诞生的，由于其特有的技术优势，使得各国政府和研究结构投入大量的人力、物力、财力进行该项技术的研究。
近些年在航空航天领域迫切需求的牵引以及计算机技术、激光技术以及材料科学等相关基础技术快速发展的推动下，增材制造技术发展十分迅速。
图1选区激光熔化成形基本流程[4]作者简介：董鹏（1983-），工程师，光学工程专业；研究方向：激光焊接与增才制造。
收稿日期：2014-03-06CAD 模型分层切片铺粉激光按分层形状熔化金属粉末基板下降完成零件制备2选区激光熔化成形（Selective laser melting ，简称SLM ）技术最早由德国Fraunhofer 激光技术研究所提出，是一种基于粉床铺粉的金属材料增材制造技术，其基本成形流程如图1所示。
首先将零部件CAD 模型分层切片，采用预铺粉的方式，扫描振镜带动激光束在计算机控制下沿图形轨迹扫描选定区域的合金粉末层，使其熔化并沉积出与切片厚度一致、形状为零件某个横截面的金属薄层，直到制造出与构件CAD 模型一致的金属零件。
SLM 技术具有制造精度高（可达0.05mm ）、质量好，加工余量很小或无加工余量。
采用该技术成形的零件除精密的配合面之外，一般经喷砂或抛光等后续简单处理就可直接使用。
适合于中、小型悬空、复杂内腔和型面等复杂薄壁型腔结构件的高精度整体快速制造。
2技术装备发展2003年底德国MCP-HEK 推出了世界上第一台SLM 设备。
近年来，德国EOS 、Concept Laser 、SLM Solutions 、英国Renishaw 等技术公司在激光选区熔化成形技术与设备方面取得了长足的进步。
SLM 设备采用的激光器几乎都采用高光束质量、维护性好、光电转化效率高的光纤激光器。
目前，国外知名公司研制的金属激光选区熔化成形设备的成形缸面积范围一般为250mm×250mm ，高度一般在300mm 左右。
如德国EOS GmbH 公司的M280（如图2所示），英国RENISHAW 公司的AM250等，设备都采用单束激光，功率一般为200～400W 。
图2EOS M280SLM 成形设备[5]为了进一步提高激光选区熔化成形的制造尺寸以及效率，2012年11月，德国SLM-Solutions 公司推出了两台400W/1000W 激光器配两套扫描振镜组成的双光束激光选区熔化成形系统，如图3所示，该设备成形缸的尺寸范围为500mm×280mm×325mm [6]。
这两台激光扫描装置可以单独工作，也可以同时工作。
为满足航空航天等领域大尺寸零件成形的需求，Concept Laser 和EOS 公司正在研制成形腔体积为500mm×500mm×500mm 的SLM 设备。
图3SLM-Solution 双光束激光选区熔化成形设备[6]3技术研究与应用由于选区激光熔化成形技术特有的技术优势，欧美等发达国家近年来加快了该项技术的研发应用步伐。
欧美高校、研究所在欧盟第六、第七框架计划（EuropeanUnionSixth/SeventhFrameworkProgramme ）、德国研究基金（German Research Foundation ）、美国国防部、能源部、增材制造创新研究院、英国工程与物理科学研究委员会（Engineering and Physical Science Research Council ）等国家机构以及波音、洛克希德-马丁、EADS 等大型航空航天企业的资助下比利时鲁文大学、英国利兹大学、英国利物浦大学、日本大阪大学德国亚琛工业大学以及英国TWI 、德国Fraunhofer 激光技术研究所等科研机构在材料特性、缺陷控制、应力控制等成形技术基础问题以及工程化应用方面开展了大量的研究[7～16]。
在应用研究方面，美国GE 公司在各大型企业中率先成立金属材料激光熔化增材制造研发团队，并于2012年通过收购了Morris 和RQM 两家专业从事SLM 制造技术的公司，掌握了金属材料SLM 成形核心技术。
图4为GE/Morris 公司采用SLM 成形技术制造的复杂结构金属零件[17]。
3a航空发动机燃烧室b 航空发动机喷嘴c 薄壁散热器d 薄壁夹层喷嘴图4采用SLM 技术试制的复杂薄壁金属零部件GE 公司计划在LEAP 喷气发动机中采用SLM 制造燃油喷嘴，如图5所示，每台发动机预计19个燃油喷嘴。
该型发动机预计2015年底到2016年初开始组装，GE 公司预计在未来三年内每年生产25000个燃油喷嘴[17]。
图5GE Aviation 的LEAP 喷气发动机在航天领域，NASA 马歇尔航天飞行中心（NASA’s Marshall Space Flight Center in Huntsville,Ala.）的研究人员于2012年将选区激光熔化成形技术应用于多个型号航天发动机复杂金属零件样件的制造，如图6所示。
马歇尔中心先进制造团队负责人肯库珀认为：“选区激光熔化成形技术采用激光束逐层按零件二维切片形状熔化金属粉末，实现复杂零件的制造。
这种制造工艺可以直接实现计算机辅助设计三维复杂结构件的高性能高精度的整体制造制造。
”NASA 认为采用选区激光熔化成形技术可以降低零件制造时间，可从传统工艺的数月降至数周，降低了零件的制造成本。
由于零件采用整体制造，可以提高零件的整体性和结构强度，提高零件的可靠性[18]。
NASA 目前暂定在2017年第一次“太空发射系统”飞行试验中使用由激光选区熔化技术制造的零部件。
a多通构件b J-2X 燃气发生器导管c RS-25缓冲器图6NASA 采用SLM 技术成形技术制备发动机零部件2013年8月，NASA 对SLM 制造的J-2X 发动机喷注器样件进行了热试车，如图7所示，结果表明，SLM 制造的零件可完全满足发动机零件的设计使用要求。
aSLM 制备态喷注器b 加工后的喷注器c 热试车过程图7J-2X 发动机热试车4未来技术发展4选区激光熔化成形技术为航空航天构件的制备提供了一种革命性的制造方法，可以用于制造受传统工艺方法无法制备的材料与结构，同时，选区激光熔化成形技术也为结构设计提供全新的思路。
4.1网状拓扑结构轻量化设计制造选区激光熔化成形技术的发展使得网状拓扑结构轻量化设计与制造成为现实。
连接结构的复杂程度不再受制造工艺的束缚，可设计成满足强度、刚度要求的规则网状拓扑结构，以此实现结构减重。
图8为EADS为A380门支架（Door bracket）的优化结构，采用网状拓扑优化后在保持原有强度的基础上实现40%减重。
除此之外，采用选区激光熔化成形技术也可以实现海绵、骨头、珊瑚、蜂窝等仿生复杂网状强化拓扑结构的优化设计与制造，达到更显著的减重效果。
图8拓扑优化的Airbus A380门支架（Door bracket）[5]4.2三维点阵结构设计制造与蜂窝夹层板这种典型的二维点阵结构相比，三维点阵结构可设计性更强，比刚度和比强度、吸能性能经过设计可以优于传统的二维蜂窝夹层结构，图9为三位点阵结构以及点阵夹层结构[19]。
受到制造手段的限制，传统制造方法难以实现三维点阵结构的高质量、高性能制造，而基于粉床铺粉的SLM技术较为适宜制造这类复杂的空间结构。
制备不同材料、不同结构特征的空间点阵结构是目前SLM技术研究的热点之一[20～22]。
a三维点阵结构b点阵夹层结构图9三维点阵结构域点阵夹层结构4.3陶瓷颗粒增强金属基复合材料-结构一体化制造陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有良好的综合性能。
目前，制备方法有很多种，例如粉末冶金、铸造法、熔渗法和自蔓延高温合成法等。
但是由于陶瓷增强颗粒与金属基体之间晶体结构、物理性质以及金属/陶瓷界面浸润性差异的影响，采用常规方法容易导致成形过程中增强颗粒局部团聚或界面裂纹。
选区激光熔化制备过程中温度梯度大（7×106K/s），冷却凝固速度快，可使金属基体中颗粒增强项细化到纳米尺度且在金属基体内呈弥散分布，可以有效约束金属基体的热膨胀变形，克服界面裂纹[23，24]。
此外，选区激光熔化成形可以在材料制备的同时完成复杂结构的制造，实现材料-结构的一体化制造。
a TiC与Inconel625混合粉末b SLM成形态TiC增强Inconel625显微组织图10SLM制备TiC增强Inconel625高温合金[23]5结束语通过对国外SLM技术研究应用现状分析表明：a.国外在政府以及非盈利机构支持下，以航空航天工程需求为牵引，由大型军工企业集团牵头，联合高等院校、专业研究机构以及设备制造厂商，进行了大量技术基础研究工作，“产、学、研”结合紧密，推动了金属材料SLM技术的快速发展。