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摘要
近年来,随着“中国制造2025”的大力推动,增材制造技术已经在航空航天、国防军工等多个战略产业领域展现出了巨大的应用价值和广阔的应用前景,是世界先进制造领域发展最快、技术研究最活跃、关注度最高的研究方向之一。虽然增材制造技术与整体锻造等传统加工方法相比有着诸多优势,但当金属增材制造成形工艺选择不合适时,成形件内部易产生气孔、未熔合等缺陷;同时,制造过程中超快的加热/冷却会在构件中产生较大的残余应力,最终导致构件开裂、变形,显著降低增材制造成形件的内部质量和力学性能。由于增材制造过程涉及十分复杂的材料冶金、物理、化学和热力耦合现象,因此难以通过传统的材料表征手段对其进行分析。随着同步辐射光源和中子源的快速发展,基于同步辐射和中子衍射的表征技术在分析金属增材制造零件内部缺陷和力学性能等方面扮演着越来越重要的角色,这些技术可以阐明增材制造过程中熔池的动力学行为、凝固缺陷的产生机制、构件中应力的分布状态以及非平衡固态相变等过程。本文综述了同步辐射和中子衍射技术在增材制造过程中进行原位观察和应力分析的原理、各自的优势以及它们在增材制造中的实际应用,总结了其应用于金属增材制造技术的最新进展,并对其未来的发展进行了展望。
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单位北京市工程技术研究中心; 北京航空航天大学
