·164· 工程科学学报，第41卷，第2期 强度优于锻件.其中，Ti-6A-4V合金是最早也是 531HV 54 HRC 最广泛应用于金属增材制造技术的合金，由于其具 有良好的热塑性和焊接性，目前主要应用于激光选 区熔化技术、电子束选区熔化技术和激光工程化净 成形技术[ 由于成形过程中熔池冷却速度较高，激光选区 熔化技术制备的Ti-6A-4V的典型组织以柱状原B 相和针状α'马氏体相为主，如图6所示).电子束 打印 选区熔化技术制备的Ti-6Al-4V的典型组织主要 方向 为针状或片层状的α相和少量的B相，不存在α'马 507HV 氏体相，其原因是成形过程中冷却速度较慢，从而生 52 HRC 成了更加稳定的α相[).激光工程化净成形技术 制备的Ti-6A-4V的典型组织则为贯穿多个沉积 20 um 层的β相柱状晶组织).由于组织不同，三种金属 图6激光选区熔化技术制备的Ti-6-4V典型组织[] 增材制造技术制备的Ti-6A-4V的典型性能也有 Fig.6 Typical microstructures of Ti-6Al-4V fabricated by selective 较大差异，如表4所示 laser melting】] 表4不同技术制备的Ti-6A-4V的典型性能对比 Table 4 Comparison of typical mechanical properties of Ti-6Al-4V fabricated by different technologies 技术名称 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/% 参考文献 激光选区熔化 1040~1333 1140~1407 4.5-8.2 [78,80] 电子束选区熔化 783-984 833~1081 2.7w12.2 [81-83] 激光工程化净成形 9841105 1025~1103 4-5 [84-85] 锻造+退火 878 926 20 [84] 3.3镍合金研究现状 金属增材制造技术制备的镍合金的组织存在外 延生长的特点，并且由于合金元素较多，成形件普遍 存在微观偏析和裂纹等缺陷，使其性能略低于锻件. 其中，Inconel718合金是研究较为广泛的镍合金，此 类合金具有良好的可焊性，目前主要应用于激光选 区熔化技术和激光工程化净成形技术. 激光选区熔化技术得到的Inconel718的典型 组织为沿沉积方向分布的柱状晶，如图7所示[%]. 激光工程化净成形技术得到的Inconel718的典型 组织同样为柱状晶，但是由于成形过程中熔池较大， 冷却速度较慢，因此其柱状晶较为粗大[7-】.两种 金属增材制造技术制备的Inconel718的典型性能 图7激光选区熔化技术制备的inconel7l8典型组织[6] 如表5所示. Fig.7 Typical microstructures of Inconel 718 fabricated by selective laser melting[s6] 3.4铝合金研究现状 由于铝合金具有导热性好、激光反射率高(> 目前主要应用于激光选区熔化技术和微滴喷射 91%)、密度较小和易氧化等特点2]，采用激光对其 技术 成形时，对激光功率要求较高，并且容易出现粉末飞 ASi10Mg在激光选区熔化技术中应用较为广 溅和氧化物夹杂等问题.因此相较钛合金、镍合金 泛，其典型组织为跨越多层的细小柱状品结构，如图 等金属材料体系而言，针对铝合金的研究起步较晚， 8所示[].其抗拉强度达到402~469MPa,优于铸工程科学学报,第 41 卷,第 2 期 强度优于锻件. 其中,Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V 合金是最早也是 最广泛应用于金属增材制造技术的合金,由于其具 有良好的热塑性和焊接性,目前主要应用于激光选 区熔化技术、电子束选区熔化技术和激光工程化净 成形技术[77] . 由于成形过程中熔池冷却速度较高,激光选区 熔化技术制备的 Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V 的典型组织以柱状原 茁 相和针状 琢忆马氏体相为主,如图 6 所示[78] . 电子束 选区熔化技术制备的 Ti鄄鄄 6Al鄄鄄 4V 的典型组织主要 为针状或片层状的 琢 相和少量的 茁 相,不存在 琢忆马 氏体相,其原因是成形过程中冷却速度较慢,从而生 成了更加稳定的 琢 相[79] . 激光工程化净成形技术 制备的 Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V 的典型组织则为贯穿多个沉积 层的 茁 相柱状晶组织[77] . 由于组织不同,三种金属 增材制造技术制备的 Ti鄄鄄 6Al鄄鄄 4V 的典型性能也有 较大差异,如表 4 所示. 图 6 激光选区熔化技术制备的 Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V 典型组织[78] Fig. 6 Typical microstructures of Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V fabricated by selective laser melting [78] 表 4 不同技术制备的 Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V 的典型性能对比 Table 4 Comparison of typical mechanical properties of Ti鄄鄄6Al鄄鄄4V fabricated by different technologies 技术名称 屈服强度/ MPa 抗拉强度/ MPa 延伸率/ % 参考文献 激光选区熔化 1040 ~ 1333 1140 ~ 1407 4郾 5 ~ 8郾 2 [78, 80] 电子束选区熔化 783 ~ 984 833 ~ 1081 2郾 7 ~ 12郾 2 [81鄄鄄83] 激光工程化净成形 984 ~ 1105 1025 ~ 1103 4 ~ 5 [84鄄鄄85] 锻造 + 退火 878 926 20 [84] 3郾 3 镍合金研究现状 金属增材制造技术制备的镍合金的组织存在外 延生长的特点,并且由于合金元素较多,成形件普遍 存在微观偏析和裂纹等缺陷,使其性能略低于锻件. 其中,Inconel 718 合金是研究较为广泛的镍合金,此 类合金具有良好的可焊性,目前主要应用于激光选 区熔化技术和激光工程化净成形技术. 激光选区熔化技术得到的 Inconel 718 的典型 组织为沿沉积方向分布的柱状晶,如图 7 所示[86] . 激光工程化净成形技术得到的 Inconel 718 的典型 组织同样为柱状晶,但是由于成形过程中熔池较大, 冷却速度较慢,因此其柱状晶较为粗大[87鄄鄄88] . 两种 金属增材制造技术制备的 Inconel 718 的典型性能 如表 5 所示. 3郾 4 铝合金研究现状 由于铝合金具有导热性好、激光反射率高( > 91% )、密度较小和易氧化等特点[92] ,采用激光对其 成形时,对激光功率要求较高,并且容易出现粉末飞 溅和氧化物夹杂等问题. 因此相较钛合金、镍合金 等金属材料体系而言,针对铝合金的研究起步较晚, 图 7 激光选区熔化技术制备的 Inconel 718 典型组织[86] Fig. 7 Typical microstructures of Inconel 718 fabricated by selective laser melting [86] 目前主要应用于激光选区熔化技术和微滴喷射 技术. AlSi10Mg 在激光选区熔化技术中应用较为广 泛,其典型组织为跨越多层的细小柱状晶结构,如图 8 所示[93] . 其抗拉强度达到 402 ~ 469 MPa,优于铸 ·164·