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长三角G60激光联盟导读
俄罗斯国立科技大学的科研人员综述了激光粉末床熔融技术制造梯度功能材料实验研究。相关论文以“Functionally graded multi-materials by laser powder bed fusion: a review on experimental studies”为题发表在《Progress in Additive Manufacturing》上。
在快速发展的制造业中，对单一部件的复杂性和多样性需求不断涌现，这促使发明了梯度功能材料（FGM）。近年来，增材制造技术的快速发展为传统方法提供了更灵活且前景广阔的新型生产方法。这种技术可以最大程度地控制点对点的材料成分和结构，非常有利于制造复杂的FGM。激光粉末床熔融技术（LPBF）在生产近乎全致密的3D零件方面的能力已得到证实，因此成为各种材料的常用生产方法。然而，使用这种方法进行多材料FGM加工的研究还不够深入。LPBF通常用于单材料加工，与材料成分分级相比，用这种方法生产梯度功能材料更易实现孔隙率分级。为了促进该领域的进一步发展，本文收集利用激光粉末床熔融技术制造的梯度功能材料的所有重要冶金学概念和研究统计要点。根据金属/金属和金属/非金属等成分的性质，对不同的材料系统进行了分类和深入研究。然后，介绍了潜在的应用和挑战。最后，总结了材料系统部分综述文章的要点，并给出了该领域未来的研究方向。本综述尽可能简明扼要地介绍了多材料FGM的应用、挑战、研究总结和LPBF打印参数，便于查找和参考。
图1 LPBF过程示意图。
图2a.六通道多材料SLM系统原理图；b、c .超声粉末分配器阵列的三维模型和照片；d.FGM工艺流程图。
图3多材料LPBF（Aurora Labs系统）的机器设置。
图4a.用于多材料沉积的SLM solutions 280HL的示意图；b：经调整的涂覆机。
图5配备两个进料器的SLM solutions 280HL设备示意图。
图6GAP机标有标记的组件和描述加工步骤操作的流程图。
图7设计的原位搅拌系统的详细结构。
图8a为三维FGM涡轮盘，其环和叶片分别由Cu10Sn和316L制成；b为埃菲尔铁塔，其材料由底部的Cu10Sn转变为顶部的316L。
图9a制造MM喷射喷嘴的工艺链和b已完工的喷嘴。
图10多材料喷嘴的缺陷分析与表征。
图11a.316L/CuCrZr样品的电子背散射衍射（EBSD）逆极图和b核平均位错图，包括CuCrZr区（上区）、扩散区（中区）和316L区（下区）。c为EBSD逆极图，d为相图，e为扩散区平均晶粒尺寸。f.铜和g.铁元素分布图反映了a中的白框区域。
图12超细等轴晶粒和异质微观结构的形成示意图。
图13异质材料界面的金相融合：a、b 316L-CuSn10；c CuSn10-18Ni300;d 18Ni300-CoCr。
图14过渡区材料层交替的双金属立方体。
图15从IN718（下）到SS316L（上）的多材料热交换器在均质化热处理后的功能分级图。
图16用208 J/mm3 VED 处理的不同粉末混合物的宏观和微观结构。
图49a直接键合、b重熔和 c FGM样品的全截面图。
图17 NiTi-Ti6Al4V多材料结构等距视图的扫描电子显微镜图像。
图18在GAP系统中使用三种不同材料成分的分级材料结构。
图19a从Ni到Ti分级的失效FGM样品示意图和b照片。
图20 VHX-500F光学显微镜下的梯度结构横截面图。
图21用于摩擦学应用的打印功能性聚合物鞋底结构。
论文链接：
Kavousi Sisi, A., Ozherelkov, D., Chernyshikhin, S. et al. Functionally graded multi-materials by laser powder bed fusion: a review on experimental studies. Prog Addit Manuf (2024). https://doi.org/10.1007/s40964-024-00739-1
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