目   次

1  绪论 1

1.1  课题研究背景及意义 1

1.2  增材制造技术发展现状 1

1.3  陶瓷与金属的焊接 3

1.4  冷金属过渡技术 5

1.5  本课题主要研究内容 6

2  试验材料、设备及方法 8

2.1  试验材料 8

2.2  试验设备 8

2.3  试验方法 9

3  试验数据分析及规律总结 13

3.1  单层单道焊接试样成形规律研究 13

3.2  多层单道焊接试样成形规律研究 15

结  论 16

致  谢 17

参 考 文 献 18

1  绪论

1.1  课题研究背景及意义

在国防军工领域，反装甲武器技术的飞速发展对坦克等装甲武器的存活能力构成了不小的威胁，这一状况极大地推进了装甲抗弹材料及其相关技术的研究发展。从20世纪60年代起，国防科技迎来了复合装甲时代[1]。陶瓷材料因其密度低、硬度大的特点，不仅对炮弹和弹片具有很强的抵抗能力，还有利于实现装甲武器的轻型化目标。另外，不锈钢的韧性高，可用来支撑整体结构、分散和吸收残余能量，而装甲钢的强度高可减轻装备变形，增强抗冲击能力和环境适应性，这两种材料与陶瓷的共同使用将有效增强装备材料的综合性能，于是增强提韧陶瓷材料作为防护装备的中间层材料的相关研究便应运而生。

   同时，随着航空航天、国防军工等重要领域对金属零件的性能、精度、成本和生产周期的要求越来越高，增材制造技术因为其在直接成形金属零件方面的优势，已经成为国内外的研究热点。

增材制造技术（additive manufacturing，AM）集成了数字自动化、机械加工和材料科学技术等多种现代科技成果，通过CAD/CAM设计数据将材料逐层累加来完成实体零部件的成形，相对于传统减材(切削加工)技术，是一种累加式的材料制造方法[2]。它兴起于20世纪80年代，历经三十年的发展并逐步走向成熟，被广泛应用与工业制造领域。发展期间有着不同的名称,如“材料累加制造”(material increase manufacturing)、“快速原型”(rapid proto-typing)、“分层制造”(layered  manufacturing)、“实体自由制造”(solid free-form fabrication)、“3D打印”(3D printing)等[3]，这些名称从多方面体现了该技术的特点。

与传统的制造方法不同，增材制造具有以下特点：①生产过程不需要另外制造模具，可以借助计算机根据设计好的CAD三维数据直接成形。②由于AM技术实现了直接从三维数据到产品的成形，省去了不少繁琐的中间制造环节，材料转化速度快，从而减短了生产周期。③增材制造技术不仅所需原料少而且材料利用率接近100％，很大程度上节约了材料和生产成本[4-5]。④在成形复杂机构件方面有很大优势[6]。

1.2  增材制造技术发展现状

根据使用能源种类的不同，金属增材制造技术可分为激光、电子束、电弧三类。激光、电子束增材制造技术的优势在于快速成形小尺寸精密构件，而电弧增材制造技术则倾向于大尺寸、形状复杂构件的低成本、快速成形[7]。

1.2.1  激光、电子束增材制造

使用激光、电子束这类高能量密度的热源进行增材制造，能做到精确控制，成形工件表面美观，尺寸精准，但有明显的缺点，如设备成本高，成形件致密性差，难以制造大型构件。

近年来，激光增材制造(Laser additive manufacturing，LAM)方面，赵宇辉等[8]分析了Inconel 625镍基高温合金的激光增材制造技术，指出若使用交叉式扫描可稳定温度，减小工件焊接残余应力。学者Yadollahi等[9]采用直接激光沉积(Direct laser deposited，DLD)技术完成了316L不锈钢工件的成形，分析了成形过程中沉积时间间隔对成形件组织与性能的影响。G.Scotti等[10]采用LAM技术发明了不锈钢微型燃料电池。相较于传统制造过程，采用该技术省去了制造模具的麻烦，极大地缩短了生产周期。Scudino等[11]使用激光选区熔化(Selective laser melting，SLM)技术对铜锡合金进行了增材制造，发现采用AM技术成形的构件在力学性能上要优于使用模具铸造所得的构件。