1.2.1增材制造技术研究近状

在中国，关于增材制造技术的研究基本上集中于航空领域。上海飞机设计研究院和沈阳飞机设计研究院等使用金属增材技术研究出了三十多种以钛合金和超高强度钢为材料的大型整体主承力构件，在目前，我国是全世界唯一一个实现了用激光成形钛合金大型整体主承力构件的国家，中航工业北京航空制造工程研究所使用这个技术修复了某型号TC11钛合金整体叶轮等[19~20]。与我国研究方向不同的是，国外的增材制造技术主要应用在广泛的工业和商业化上。

2003年，根据增材制造技术效率高的特点，美国有关部门在两个月内的时间便制造出了F-15翼助的钛合金构件，美国将国防制造技术成就奖颁发给了这项技术[21]。之后，因为增材制造技术具有良好的发展前景，美国等国家对该项技术投入了更多的资金和人才，以便进行全面的研究和进一步的突破。2013年，为了可以满足在海上特殊的作战性能要求，美国的海军希望通过这项技术来制造成本低廉，重量更轻的无人机，考虑到海上作战的情况复杂，美军希望可以进一步在航空母舰上直接打造大型3D打印工厂，使得水上生产武器变为可能，实现边作战边生产武器，从而缩短备战时间，以此来提高作战效率和速度[22]。

1.2.2 激光增材制造

根据材料和制造的技术不同，可以将现今的增材技术分为很多类，如电子束，电弧，激光和金属固相等技术，在这将对发展较全面的工艺方法进行介绍。

激光增材制造技术以大功率激光熔覆技术和快速成形为基础，是一种前沿的先进加工手段[23]。激光制造技术制造小型复杂构件上有很好的优势，特别适合应用于航空航天和国防工业等领域。目前，这项技术在国内得到了深入的研究，并有很好的突破，西北工业大学的国家重点实验室首先研究出了一整套的高性能致密零件的激光立体成形原理，凭借这个研究，该实验获得了省科学技术一等奖[24]。激光增材制造技术（LAM）还可以进行力学性能优于铸件的构件的直接成形制造，但基本上构件的尺寸都不可能太大。因为激光增材制造技术的精度较高，相应的，对原材料的要求也很高，目前国内可以生产这样高要求的原材料粉末的机构较少，这方面还比较依赖于国外。同样的，国外对此项技术的研究也仅是局限于结构尺寸较小的零件上，在大型构件上的发展还没有得到很好的突破，因此，在未来的研究过程中，这项技术有着明确的研究方向和巨大的突破空间。

1.2.3 电子束增材制造

电子束增材制造技术包含有电子束熔丝沉积技术和电子束选区熔化技术。电子束熔丝成形技术的研究基础是“离散-堆积”原理，这是一项高效率构件制造成形技术[25]。该项技术工作原理是：在真空环境下，利用高能电子束作为热源，焊丝熔化为金属液体，按照计算机CAD模拟的预设轨迹，层层将熔化后的金属液体进行堆积，直至形成所要求的金属构件。电子束熔丝成形技术具有柔性好，成形快的特点，其功率有几十千瓦，精度很高，可以达到2~4mm，这些特点对复杂构件的高生产效率有很重要的意义,在国内外的航空航天和国防领域都有很好的发展，特别是在武器装备制造方面得到越来越多的应用。在我国，该项技术在北京航空工程研究所得到了全面的研究[26]，并且在2013年，该研究所首先使用该技术进行了钛合金次承力结构的装机，接下来的工作便是进行主承力结构的研究。

1.2.4电弧增材制造

电弧增材制造技术相比于激光增材制造技术和电子束增材制造技术，有加工效率更高，生产成本更低，制造时间更短的优势，且具有成形大型金属构件和原位复合制造能力[27]。其原理是通过逐层熔覆，通过金属丝的添加，根据计算机提前设计的三维路线来制造出金属零件的一种先进数字化技术。在制造同一个金属构件时，该项技术比铸造技术所制造的材料性能更加优异，比锻造技术更加节约材料，节省成本。目前有众多的研究人员对此项技术进行了深入的研究，研究方向集中于将低热输入高效热源使用到电弧增材系统中，并有了有一定的研究成果。