综述：金属增材制造过程中原位活性调制技术的综述

《Science China-Materials》：Review on in-situ active modulation technology in metal additive manufacturing processes

增材制造通过一体化成型、高材料利用率及设计自由度推动工业应用，但面临效率低、质量不稳定等问题。在位主动调控技术通过动态调节提升成品质量且无需额外加工步骤，可分为工艺参数优化、激光束形调整和附加物理场调控三类，其中后两类通过补充电场、磁场等物理场弥补传统调控不足，并系统研究了不同物理场对金属材料力学性能的影响，最后探讨了该领域未来发展方向。

　　

摘要

增材制造（AM）能够实现零件的整体一体化制造、高材料利用率以及无与伦比的设计自由度。然而，诸如生产效率低、难以保证质量稳定性和缺陷控制等问题限制了AM的大规模工业应用。针对AM的原位主动调节技术能够在制造过程中动态调节零件，从而提高最终成品的质量，而无需引入额外的加工步骤。原位主动调节技术能够在缺陷形成过程中进行直接干预，其效果优于打印后的修复方法，同时避免了与后处理相关的性能下降风险。根据在调节过程中直接受影响的核心因素的不同，原位主动调节技术可分为以下几类：（1）工艺和路径参数优化，这种调节方式直接影响与制造相关的程序规则。这是最简单的控制方法，也是首选方式，目前人们对其对微观结构和机械性能的影响给予了广泛关注；（2）激光束整形，通过调节激光束的形态来影响能量传递的方式；（3）通过叠加额外的物理场来实现额外的物理场调节。当最优的工艺和路径参数仍无法获得所需的微观结构和机械性能时，可以考虑使用额外的物理场控制。同时，本文总结了不同额外物理场对各种金属基材机械性能的影响，并讨论了增材制造中原位调节技术的未来发展趋势。

增材制造（AM）能够实现零件的整体一体化制造、高材料利用率以及无与伦比的设计自由度。然而，诸如生产效率低、难以保证质量稳定性和缺陷控制等问题限制了AM的大规模工业应用。针对AM的原位主动调节技术能够在制造过程中动态调节零件，从而提高最终成品的质量，而无需引入额外的加工步骤。原位主动调节技术能够在缺陷形成过程中进行直接干预，其效果优于打印后的修复方法，同时避免了与后处理相关的性能下降风险。根据在调节过程中直接受影响的核心因素的不同，原位主动调节技术可分为以下几类：（1）工艺和路径参数优化，这种调节方式直接影响与制造相关的程序规则。这是最简单的控制方法，也是首选方式，目前人们对其对微观结构和机械性能的影响给予了广泛关注；（2）激光束整形，通过调节激光束的形态来影响能量传递的方式；（3）通过叠加额外的物理场来实现额外的物理场调节。当最优的工艺和路径参数仍无法获得所需的微观结构和机械性能时，可以考虑使用额外的物理场控制。同时，本文总结了不同额外物理场对各种金属基材机械性能的影响，并讨论了增材制造中原位调节技术的未来发展趋势。