冲击载荷下增材制造金属材料的动态响应及微观结构演化研究进展

刘 洋，徐怀忠，汪小锋，李治国，胡建波，王永刚

（1. 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，浙江 宁波 315211；2. 宁波大学机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211；3. 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室，四川 绵阳 621999）

增材制造（Additive manufacturing，AM）方法是基于零件的三维设计数据，采用材料逐层累加、“自下而上”的新型制造方法。相对于传统的材料去除（切削加工）技术，增材制造技术不需要复杂的刀具、夹具及多道加工工序，实现了“自由制造”，解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题，大大减少了加工工序，缩短了加工周期，而且结构越复杂的产品，其制造速度的优势越显著[1–3]。增材制造技术自20 世纪80 年代问世以来，也被称为“快速原型”（Rapid prototyping）、“分层制造”（Layered manufacturing）、“实体自由制造”（Solid free-form fabrication）、“3D 打印技术”（3D printing）等，各异的名称从不同侧面表达了该制造技术的特点。近20 年来，随着新材料、新工艺的不断涌现，增材制造原理与不同材料和工艺相结合形成了多达20 多种增材制造技术[4–5]。按照材料种类，可将其划分为金属材料[6]、非金属材料[7]、生物材料[8]等3D 打印技术。2013 年，科学家们在3D 打印的基础上引入时空维度，发展了“4D 打印技术”，4D 打印主要通过材料或结构的主动设计，使构件的形状、性能和功能在时间和空间维度上实现可控变化，满足变形、变性和变功能的应用需求[9–10]。

当前，金属材料增材制造技术是业内的研究热点，已形成了两类稳定的成型工艺：一类是基于喷嘴自动送粉的激光近净成型技术（Laser engineering net shape，LENS），此外还包括以电弧为热源的电弧增材制造技术[11–13]；……