综述：选择性激光熔化成型零件质量与力学性能研究进展

本文系统综述了选择性激光熔化（SLM）技术在温度场、应力场、成型质量及力学性能方面的研究进展，重点分析了工艺参数对金属零件性能的调控机制，为航空航天、医疗植入体等领域的精密制造提供了重要理论支撑。

　　

温度场与应力场的动态调控

选择性激光熔化（SLM）过程中，激光功率、扫描速度和层厚等参数直接影响熔池温度梯度。研究表明，当激光功率为200W、扫描速度800mm/s时，316L不锈钢的熔池峰值温度可达2500°C，而过快的冷却速率（10⁶K/s）会导致微观组织中出现位错缠结。通过有限元模拟发现，棋盘式扫描策略能有效降低残余应力至<300MPa，比单向扫描降低约40%。

成型质量的跨尺度表征

表面粗糙度（Ra）与能量密度呈非线性关系：当体积能量密度达到60J/mm³时，Ti6Al4V合金的Ra值可优化至5μm以下。X射线断层扫描显示，孔隙率与激光重叠率密切相关，当重叠率>30%时，致密度可达99.8%。值得注意的是，层间未熔合缺陷在倾斜角度>45°的悬臂结构中发生率提升3倍。

力学性能的协同优化

AlSi10Mg合金经过SLM成型后，其维氏硬度（HV）可达140±5，较传统铸造提高25%。通过原位热处理，抗拉强度从400MPa提升至550MPa，但延伸率会降低至8%。高周疲劳测试表明，表面喷丸处理能使疲劳寿命提升2个数量级，这归因于表面残余压应力的形成。

多领域应用前景

在航空航天领域，SLM成型的Inconel 718涡轮叶片已实现减重15%；医疗方面，多孔钛合金植入体的弹性模量可调整至与人骨匹配的30GPa。最新研究通过机器学习算法，将工艺参数优化周期从传统试错的6个月缩短至72小时。

该技术未来突破点在于开发实时熔池监控系统和新型高熵合金粉末，有望在核反应堆部件等极端环境应用中实现技术跨越。