相较于激光，电子束特点在于能源利用率高、无反射、对焦便利和真空无污染等。目前，电子束增材制造多以电子束选区熔化 (Selective Electron Beam Melting)方式进行。欧洲学者M.A.Lodes等[12]研究了纯Cu的电子束选区熔化技术。V.Juechter等[13]对钛合金电子束增材制造过程中成形工艺区间和元素的蒸发现象进行了研究。研究结果表明，以形成结构致密而且光滑表面作为电子束增材制造钛合金构件的评判标准，适合的工艺区间主要取决于扫描速度和热输入的大小。T.Fujieda等[14]研究了利用电子束选区熔化技术进行Al-Co-Cr-Fe-Ni合金的成形实验。林峰等[15]分析了在电子束选区熔化过程中，预先加热处理对钛合金粉末在集中电子束照射下抗击散能力的影响规律。颜永年等[16]研究了利用电子束选区熔化技术对316L不锈钢粉末进行多种形状的成形试验，得到了层与层之间紧密结合、单层金属内部无空洞的不锈钢结构件，其微观组织为细致均匀的蜂窝状枝晶，图1.1为光学显微镜下观察到的枝晶组织图片。由上述国内外研究现状可知，目前电子束增材制造的研究对象普遍为钛合金、不锈钢金属粉末，且运用该技术制造出的工件在力学性能方面要优于传统工艺制造出的工件。

图1.1 不锈钢三维零件微观组织图片

1.2.2  电弧增材制造

相比于前两种技术，电弧增材制造有以下优点[17]：①成本低；②生产效率高；③制造形式灵活；④工件性能好，成形件与传统工艺制造件相比，组织致密、冶金结合性能好、强度高、韧性好；⑤多层堆积时，工件历经多次高温加热，反复获得热处理，易于减轻或避免大铸件出现偏析等问题。但它同时也存在一些缺点，如成形件表面质量差、尺寸精度低、残余应力大、热变形大等。电弧增材制造过程中，直壁成形件堆焊层不断增加，冷却条件不好，热量来不及散失，后层焊缝对前层焊缝热积累影响愈加严重，焊缝因熔池过热而塌陷，使得堆焊层外形尺寸失控。

目前，针对电弧增材制造技术的研究，代表性的机构是英国克兰菲尔德大学焊接与激光研究中心，Panagiotis Kazanas等[18]利用冷金属过渡技术堆积出了具有倾斜角度的薄壁结构工件，首次提出以焊枪倾斜的形式进行焊接的增材方法，为实现任意斜角度结构件的成形提供了良好条件，重点研究分析了送丝速度与焊接速度对于工件倾斜角度的影响。

M．Terakubo等[19]采用TIG焊进行了Ti-Ni、Ti-Fe两种金属间化合物的熔炼制造，重点分析了焊接工艺参数对熔融点的尺寸和润湿角的影响，研究了熔融点与母板间的结合界面、成分及相组成。

Fude Wang等[20]使用直流脉冲钨极氩弧焊进行了Ti6Al4V合金的增材制造，对成形件取横向、纵向拉伸试样，侧重研究了成形件的力学性能和抗疲劳性能，并分析了疲劳断裂的引发因素和微观组织的转变情况。

学者熊俊等[21]从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程闭环控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状，分析了电弧增材制造成形控制技术研究中存在的主要问题，并对未来电弧增材制造成形控制技术的发展方向提出了建议。

1.3  陶瓷与金属的焊接

陶瓷材料因为具有硬度大、密度低、绝缘性好等特点，被广泛运用于结构件和各大制造领域。然而，陶瓷材料塑性差、脆性大使得加工结构复杂和承受冲击载荷的陶瓷零件十分困难。通过陶瓷-金属连接技术来就可以借助金属的特有属性很好地弥补陶瓷的这些不足。

陶瓷与金属的焊接研究发展至今，主要的连接方法有：熔化焊、钎焊、扩散焊、陶瓷部分瞬间液相连接、自蔓延高温合成连接、热压反应烧结连接和摩擦焊等[22]。