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电子束选区熔化增材制造技术研究进展
作者：郭超张平平林峰来源：《工业技术创新》2017年第04期
摘要：电子束选区熔化（Electro
BeamSelectiveMelti
g，EBSM）是一种增材制造工艺，通过电子束扫描、熔化粉末材料，逐层沉积制造三维金属零件，适用于钛合金、钛铝基合金等难熔、高性能金属材料的成形制造。对国内外EBSM装备研发、工艺研究、材料组织与性能和应用研究的现状和趋势进行了综述，表明EBSM技术在航空航天高性能复杂零部件的制造、多孔结构医疗植入体制造等方面具有广泛的应用前景。关键词：增材制造；电子束；选区熔化；成形装备；缺陷；微观组织；航空航天；多孔植入体中图分类号：TF134文献标识码：A文章编号：20958412（2017）0400609工业技术创新URL：http：∥wwwchi
aiticomDOI：1014103jiss
20958412201704001引言增材制造（3D打印）是一种通过材料逐层积累的方法，根据产品三维模型直接制造成实体产品的技术。相对于传统的减材制造（材料去除加工），增材制造无需模具，可直接数字化制造，具有原材料浪费少、制造流程短、工艺简单、可成形复杂形状和梯度结构等特点，是一种具有革新意义的制造方法，被誉为21世纪的制造科学。目前，增材制造已在医疗、航空航天、汽车制造、模具、文化创意、教育等领域得到广泛应用。目前可用于直接制造金属零件的增材制造技术主要有：选区激光熔化（SelectiveLaserMelti
g，SLM）、激光近净成型（LaserE
gi
eeredNetShapi
g，LENS）、电子束实体自由成形（Electro
BeamSolidFreeformFabricatio
，EBSFF）及电子束选区熔化（Electro
BeamSelectiveMelti
g，EBSM）技术等。其中，EBSM技术通过电子束扫描、熔化粉末材料，逐层沉积制造三维金属零件。由于电子束功率大、材料对电子束能量吸收率高，EBSM技术具有效率高、热应力小等特点，适用于钛合金、钛铝基合金等难熔、高性能金属材料的成形制造。本文对国内外EBSM装备研发、工艺研究、材料组织号性能和应用研究的现状和趋势进行综述。1技术原理与特点EBSM原理示意图如图1所示。EBSM在真空环境下进行，预先在成形平台上铺展一层金属粉末，电子束在粉末层上扫描三维模型的一个截面，选择性熔化粉末材料；上一层成形完成后，成形平台下降一个粉末层厚度的高度，然后铺设一层新的粉末，电子束继续选择性熔化三
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维模型的下一个截面，并使之与上一个截面结合。如此反复，直至三维模型的所有截面被熔化并相互结合在一起，形成三维实体零件r