烧结金属多孔材料是一种特殊的结构功能一体化的金属材料,广泛应用于煤化工、石油化工、航空航天、新能源、半导体、冶炼、环保等行业,对于国民经济的发展具有重要作用。介绍了烧结金属多孔材料的种类,阐述了烧结金属多孔材料在过滤分离、流体分布控制、催化负载、强化传质传热等领域的应用,分析了烧结金属多孔材料的发展趋势,未来金属多孔材料将向材料复合化、孔径微细化、结构梯度化、应用广泛化与多功能化的方向不断发展。

钨铜复合材料是由钨和铜复合而成的一种结构功能一体化材料，既具有高的硬度、强度、热稳定性、耐磨性能，还具有低的热膨胀系数、良好的耐烧蚀性能和传导性能，在电子电工、航空航天和武器装备等工业领域得到了广泛应用。商用钨铜复合材料大多通过高温熔渗或液相烧结法制备，具有组织结构粗大，力学性能较低的特点。随着我国工业现代化水平的不断推进，各行各业均得到了迅猛发展，也对钨铜复合材料的综合性能提出了更高的要求。近年来，钨铜粉末及块材制备技术得到了广泛研究，推动了钨铜复合材料的快速发展。本文对钨铜复合材料的多种粉末制备技术和成形技术的原理、特点，以及制备的钨铜复合材料的组织和性能进行了总结和评述，并对钨铜复合材料的未来发展趋势进行了展望。

增材制造316L不锈钢,因其具有优异的加工精度、表面质量、综合力学性能和抗腐蚀性能,在核能领域有着广泛应用前景。然而,核能结构材料在辐照环境下服役时,辐照产生的缺陷会导致材料性能下降。为了确保AM 316L不锈钢在辐照环境下性能的稳定性,对其辐照损伤效应的研究逐渐成为国内外关注的热点。为此,对核能领域常用的AM 316L不锈钢的组织、性能和抗辐照性能研究进展进行综述,并提出对未来研究方向的建议。

铝合金是工业上十分重要的有色金属材料,但由于其表面硬度低、耐磨性差而制约了其进一步应用。在铝合金表面进行激光熔覆,可以形成与基体呈冶金结合的涂层,显著改善铝合金表面性能,同时该技术也可对损伤铝合金零件进行修复,展现出极高的应用价值。随着科技的不断发展,铝合金表面激光熔覆技术已经成为国内外研究的一大热点,相关研究工作不断增加。然而,鲜有文献对该技术的发展现状进行综述。介绍了铝合金激光熔覆的基础知识,重点阐述了当前铝合金表面激光熔覆的材料体系,包括铝合金、镍基合金、陶瓷、高熵合金等,并简要介绍了该技术领域的新研究方法和工艺,最后展望了铝合金激光熔覆未来的发展。本文可为铝合金表面激光熔覆技术的研究人员提供参考。

固溶处理能有效提升电弧增材制造（WAAM）镁合金的力学性能,但对其磨损性能的作用机制仍不清楚。试验采用光学显微镜、扫描电镜、多功能摩擦磨损试验机、EBSD以及纳米压痕仪等设备,研究400 ℃下固溶处理时长（0、2、4、6、8、10、12 h）对WAAM AZ91微观组织及滑动磨损行为的影响规律和作用机制。结果表明：随固溶时间的延长,晶粒尺寸逐渐增加（原始沉积态/9.9 μm→12 h/105.6 μm）,析出相逐渐减少（原始沉积态/4.8%→12 h/0.7%）,这导致基体组织硬度逐渐降低（原始沉积态/73.4HV→12 h/60.3HV）。然而,随固溶时间的延长,磨损体积先减少后增加,固溶处理6 h的试样耐磨性能最好,较原始沉积态提升约19.2%。磨损体积的先减小后增加是因为材料的耐磨性受磨痕亚表层摩擦转变组织层硬度的影响。基体组织的磨损硬化能力先显著增加（原始沉积态/17.1%→6 h/40.6%）,固溶处理6 h后趋于稳定。摩擦转变组织层的硬度先增加后减小,固溶处理6 h达到最大值1.66 GPa。

粘结剂喷射3D打印（binder jet 3D printing,BJ3DP）是一种无熔化、高效率、低成本的金属增材制造技术,近年来在复杂结构、大尺寸、高精度构件制造中展现出了巨大的应用潜力。相比激光熔化等工艺,BJ3DP具有材料适应性强、工艺温度低、无残余应力等优势,适用于热敏性或易氧化金属材料。总结了金属BJ3DP打印构件的影响因素,包括粉末特性、打印参数、脱脂/烧结工艺等,重点介绍了铁基、镍基、镁基、铝基、高熵合金等合金在BJ3DP成形过程中的物相、微观组织与性能。最后,简要概述了目前存在的问题及未来的发展趋势。

采用轻稀土替代部分重稀土做为烧结钕铁硼磁体的扩散源，可以提高矫顽力、降低成本。实验选用低成本轻稀土Pr部分替代Tb-Al-Ga合金中的重稀土Tb，对比研究Pr替代量对双主相烧结Nd-Ce-Fe-B 磁体和单主相烧结Nd-Fe-B磁体磁性能和显微结构的影响，揭示其矫顽力强化机制。以Pr60Tb20Al10Ga10为扩散源，晶界扩散磁体的矫顽力有明显提升；与单主相磁体相比，双主相磁体扩散深度有明显提升。低熔点的Pr优先进入磁体内部，改善了晶界相的润湿性，有利于加速Tb元素扩散进入磁体内部，在主相晶粒外侧形成具有高磁晶各向异性场的壳层结构，进而提高磁体矫顽力。

金属铼因具有高硬度、高强度、良好塑性以及优异的耐热冲击性和抗蠕变性能,在航空航天、核工业、催化领域、电子领域、生物医学等高科技领域得到了广泛的应用。本文综述了铼粉及铼制品的制备方法,其中制备铼粉的氢气还原法的应用最为普遍。铼粉的制备向着铼粉纯度提升方向发展。铼制品的成熟制备方法包括粉末冶金法、电子束熔炼法和化学气相沉积法。粉末冶金法生产成本低,但复杂构件生产困难;电子束熔炼法制备的产品纯度较高,但成本高且复杂构件生产困难;化学气相沉积法纯度高、可制备复杂构件,多用于薄膜材料的制备,但成本较高。3种方法均较为成熟,并均具备了一定的工业化生产能力。在此基础上,对不同制备方法的铼力学性能和蠕变性能进行了比较,认为热等静压和化学气相沉积法制备的铼具有更好的性能,且热等静压法由于成本较高还不具备工业化生产能力。国内研究机构还需要进一步探索先进的制备技术、深入研究铼形变机制、探索新的应用领域。

铜及铜合金具有优良的导热性、导电性等特性,将其与设计自由度灵活的3D打印技术相结合,能够显著提升构件的热交换效率、电流传输效率等性能。综述了近年来3D打印铜及铜合金的最新成果,深入对比了不同成形方法的优缺点以及现存问题。大量研究表明,3D打印构件要实现控形与控性,需进行材料—结构—工艺—性能的一体化调控与优化。然而,采用3D打印技术制备铜及铜合金仍面临诸多挑战,因铜对激光的吸收率低、反射率高,激光选区熔化和激光熔化沉积工艺不易使其成形;电子束选区熔化所制构件表面质量较低,不适宜于制造精密零件;粘结剂喷射技术成形后需进行热处理,容易产生收缩变形等问题。此外,介绍了3D打印铜及铜合金的应用领域,这些应用与发展有助于推动这一先进制造领域不断进步和创新。

在高压输变电系统中,W-Cu电接触合金需承受高温电弧烧蚀、SF6气体冲蚀及机械磨损的复合环境,亟需兼具高导电、强韧性与耐腐蚀特性。系统综述了化学镀、熔渗法、放电等离子烧结、机械合金化及微波烧结等制备技术的微观结构调控机制,论述不同工艺对W/Cu界面结合特性的影响规律;重点剖析了金属颗粒、陶瓷相及纤维增强体通过细晶强化、第二相强化等机制提升合金抗电弧侵蚀性能的作用效果,总结增强相形态分布与界面反应对材料综合性能的协同调控机制。当前研究表明,多元复合增强体系可有效缓解导电-力学性能倒置矛盾,其中纳米双相增强微波烧结材料硬度提升时仍保持高的导电率。未来应着力开发核壳结构纳米增强体、外场辅助烧结技术、机器学习设计平台及全寿命性能评估体系,以突破导电-强度协同优化难题。随着多学科交叉融合,W-Cu合金将为智能电网与极端环境电器提供新一代高性能接触材料解决方案。

氮化铝（AlN）因其优异的导热性、绝缘性及与硅匹配的线膨胀系数,成为电子封装与热管理领域的关键材料。然而,AlN粉末易在潮湿环境下与水发生水解反应,生成氢氧化铝（Al(OH)₃）或羟基氧化铝（AlOOH）,导致氮含量流失及氧含量升高,使其制备的陶瓷和热界面材料导热性能降低,阻碍其产业化应用。本文系统介绍了AlN粉末的水解机制,阐明了各因素对水解行为的调控规律,重点梳理了氮化铝粉末表面改性技术,最后指出当前研究存在的问题,并展望未来发展方向,为AlN粉末在电子器件领域的高效应用提供理论支撑与技术参考。

粉末冶金技术是一门制造金属粉末、合金粉末、非金属粉末、化合物粉末，或者上述粉末为原料 经过成形、烧结制造材料或制品的技术。由于金属粉末在制备过程容易吸附氧而发生氧化，在烧结过程 中不易充分脱氧，而且随着合金化元素的开发与利用，化学性质活泼的合金元素容易与氧元素结合，增 加了脱氧的难度，使得粉末冶金材料容易出现氧含量超标的情况，严重影响粉末冶金材料的性能。本文 探讨了氧含量对各金属及合金制备过程、力学性能等方面的影响，并介绍了部分金属在粉末冶金过程中 的氧含量控制方法。着重介绍了铁基粉末冶金材料、钛及钛合金粉末冶金材料、铜合金、难熔金属钨钼 粉末冶金材料的氧含量控制研究进展，对目前的研究现状进行总结并展望了其未来的发展趋势。

稀土永磁辐射取向整体磁环是一类重要的永磁材料，广泛应用于高端机电产品、精密测量仪器仪 表以及尖端国防装备等领域。辐向整体永磁环制备技术的提升对促进我国先进装备的跨越式发展具有 重要意义。本文从磁环材料、制备工艺和取向方式三个方面介绍了稀土整体永磁环的分类和特点。重 点围绕烧结稀土辐向整体永磁环的辐向成形工艺和力学特征，阐述了当前的研究进展。这些进展为高 性能烧结稀土辐向环技术的发展提供了新的思路。

孪生诱发塑性钢通过控制合金元素的含量,来调控材料层错能,可以产生大量的孪晶组织,从而提高材料的延展性和强度。由于其优异的力学性能,TWIP钢在汽车、航空航天、能源等领域得到了广泛应用。目前的研究主要集中在熔炼方式制造的TWIP钢上,对于粉末冶金制备的TWIP钢的研究还较为有限,且目前制备的粉末冶金TWIP钢尚未充分发挥其巨大的应用潜力。采用气雾化Fe-21Mn-0.7C合金粉末和快速热压技术相结合的方法在不同温度、时间下制备了材料。研究了烧结温度和烧结时间对材料组织演变和力学性能的影响,采用热轧热处理进一步优化综合力学性能。结果表明,温度升高,保温时间增加,小粒径范围粉末充分地熔合在一起,形成更致密的结构,晶界氧化物基本已去钉扎。在烧结温度930 ℃,烧结压力40 MPa,保温12 min时,Fe-21Mn-0.7C合金的致密度为98.86%、抗拉强度为955 MPa、伸长率为32.8%,热轧后抗拉强度可达到1 690 MPa,随后进行退火,获得了抗拉强度和伸长率分别为998 MPa和46.2%的优异综合力学性能的高强高韧钢,热处理后的试样断口韧窝的平均尺寸显著降低,分布更加均匀,沿晶脆断是Fe-21Mn-0.7C块体在拉伸断裂过程中的主要模式。

激光粉末床熔融（LPBF）在制备具有复杂形状、良好强塑性能的高熵合金（HEAs）方面展现出显著的优势。为进一步提升HEAs的力学强度,通过添加Nb元素以增强固溶强化作用和第二相强化作用是一种有效的途径。然而,LPBF形成的第二相组织形态易导致HEAs脆性断裂、塑性性能大幅度下降。因此,研究后续热处理对LPBF制备HEAs的组织及性能影响具有重要意义。利用LPBF技术成功制备了CoCrFeMnNiNb_0.15 HEAs,然后研究热处理工艺下的物相组织、力学性能及断裂形貌演变规律。结果表明：热处理促使富Nb的Laves强化相由连续网状转变为细小、均匀的颗粒状组织,且FCC相基体中部分Nb元素析出,此外基体晶粒沿（111）晶面长大;随着热处理温度增加,Laves强化相和基体组织逐渐粗化。由于热处理后固溶强化、晶界强化及第二相强化作用减弱,导致FCC相基体的塑性变形能力提升,断裂失效模式由脆性断裂转变为韧性断裂。当热处理温度为980 ℃时,CoCrFeMnNiNb_0.15 HEAs可以获得良好的强塑性能匹配,其强塑积为13.2 GPa%,极限抗拉强度为（892±13.4）MPa,伸长率为17.4%。

镁基复合材料具有优异的综合性能,如低密度、高比强度和高比模量,被广泛应用于各个行业并对其开展了深度的研究。本文主要综述了增强体SiC对镁基复合材料的强化机制及研究进展,发现SiC能有效地平衡传统镁基复合材料中强度与塑性之间的矛盾关系,对镁基复合材料起到良好的增强效果。通过综述分析,SiC对镁基复合材料的强化方式主要有Orowan强化、细晶强化、热错配强化和载荷转移强化等;同时增强体颗粒的大小及分布情况对镁合金的强化起决定性作用并决定了强化方式,如颗粒增强体的添加量为1%时,对于多数镁合金来说效果最优;如微米和纳米尺度的SiC更能有效增强镁基复合材料的力学性能。而要获得优异的SiC镁基复合材料,当前最好的方法有熔体浸渗法、粉末冶金法、搅拌法以及高能超声处理法。纳米SiC增强体在镁基复合材料中的应用属于一项前沿的研究课题,通过精心的设计和制备,有望提高镁基复合材料的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,从而在航空航天、汽车和电子等领域具有广阔的应用前景。

热等静压技术可用于粉末冶金制造高性能零部件,近年来广泛应用于铸件致密化、扩散连接和近净成形领域。热等静压粉末冶金（HIP-PM）作为一种绿色高效,工序简单,性能可控的构件制备技术,未来将在航空航天、核电工程、电子信息、轨道交通等众多工业领域广泛应用。从双相不锈钢（Duplex Stainless Steel, DSS）粉末制备、制品微观组织和力学性能、腐蚀性能等方面介绍了双相不锈钢HIP-PM技术研究进展,并总结了该技术应用领域及发展趋势。

采用金相显微镜、扫描电镜、氧氮分析仪、激光粒度分析仪和X射线衍射仪等分析手段对等离子旋转电极雾化法（PREP)制备的M50NiL金属粉末进行了显微形貌、物相组成、氮氧含量、粒径分布以及流动性等特征参数分析。结果表明：粉末的粒径范围较窄,主要分布在30~53 μm之间,粒径分布呈现单峰分布,粒径分布曲线呈正态分布,平均粒径为45.21 μm。粉末化学成分均匀,纯度高,无其他杂质;金属粉末氮氧含量低,氧元素质量分数小于0.024%,氮元素质量分数低于0.025%。M50NiL粉末均主要由α相组成;凝固组织随粒径的变化而变化;粒径处于15~53 μm的粉末凝固组织为细小的胞状晶和枝晶组织,粒径在53~150 μm范围的粉末凝固组织为树枝晶组织,粒径大于150 μm的粉末凝固组织为粗大的等轴晶。M50NiL粉末物理性能优异,满足粉床熔融增材制造技术要求。

为了预测粘结剂喷射增材制造（BJAM）金属坯件烧结过程中的收缩和变形,建立了一种基于黏弹性计算的高温蠕变模型,用于模拟烧结过程中的热诱导蠕变行为。该模型在烧结的微观和宏观描述之间建立了联系,考虑了晶界扩散、重力作用、晶粒生长及热膨胀对烧结收缩和变形的影响。模型中的参数依赖于粒径、相对密度和温度。通过在Abaqus中编写用户自定义子程序CREEP来实现数值模拟,并选用广泛应用于工业的316L粉末进行实验验证。结果显示,x、y方向的平均线性收缩率为11.61%,而z方向的平均线性收缩率为12.64%,相较于实验值（x向平均线性收缩率为10.12%,y向平均线性收缩率为10.15%,z向平均线性收缩率为11.21%）,误差范围为1%~2%,表明该模型具有较好的预测效果,特别是对于以晶界扩散为主要烧结机制的316L不锈钢零件。优化和获取更精确的材料性能参数,特别是高温条件下的,将有助于进一步提高模型的预测精度。

碳化硅颗粒增强铝硅基复合材料由于其具有高的比强度、高的比刚度,耐磨性良好和不易变形等优点,作为结构功能材料在车辆交通、航空航天和精密仪器等领域有着广阔的应用前景。但其在制备和加工过程中会受到热/应力场耦合作用,复合材料微观组织中会出现界面反应、增强相的偏聚、Si相及金属间化合物相的多尺度析出及微观结构演变现象,这对于复合材料力学性能的调控是不利的。主要总结了粉末冶金、搅拌铸造、浸渗制备和喷射沉积几种较为成熟的制备工艺的优缺点,并分析了几种制备工艺在参数变量上对复合材料组织和性能的影响。

针对航空、航天、高端电子等领域对轻量化结构材料的需求,颗粒增强铝基复合材料的应用得到了快速发展。但目前铝基复合材料研究大多集中于中小尺寸坯锭制备及分析,对大尺寸坯锭及其性能与组织的研究较少。实验采用粉末冶金工艺制备了SiCp体积分数为15%、20%和25%,基体合金为2009Al,规格为ϕ580 mm×730 mm的热压坯锭,并挤压为ϕ250 mm的挤压棒。所制备的挤压棒致密度均达到100%,颗粒分布均匀。通过XRD分析发现材料中存在少量Al₂Cu和Al₇Cu₂Fe;通过TEM对SiCp与基体界面观察,发现SiCp与基体结合良好,无明显的界面反应。室温拉伸实验表明,复合材料强度会随SiCp体积分数增加显著提升,当SiCp体积分数为25%时,其抗拉强度为630 MPa,屈服强度为480 MPa,伸长率大于等于3%,抗拉强度和屈服强度较基体合金分别提高20%和25%。3种SiCp含量的复合材料断裂方式均以基体合金的韧性断裂和SiCp的断裂为主,并且SiCp与铝基体界面结合的高强度让SiCp起到了良好的承载作用。

锂作为最轻的金属元素,将其以1%的含量熔入铝合金,可使合金密度下降3%,弹性模量提高6%。铝锂合金凭借其优异的强度、防腐蚀性、抗疲劳特性及延展性,已成为航天领域中理想的轻质高强度材料。传统的熔铸法制作铝锂合金时存在一定的局限性,如需要特殊的熔铸设备,易产生气孔、裂纹等缺陷,且铸造后需进行锻造、挤压等工序,这增加了制造成本并延长了制造周期。然而,增材制造技术可避免这些问题,为铝锂合金的加工制造提供了一种新的解决方案。本文旨在对增材制造铝锂合金的组织结构与性能进行概述,总结了增材制造铝锂合金的主要技术研究概况,并分析了未来增材制造技术在铝锂合金制备过程中的发展趋势与前景。

采用1%（质量分数）的TiB₂颗粒作为增强相,研究了其对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备了Al-6Zn-3Mg-Cu铝合金及TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料,经热锻、热挤压及T6热处理后获得所需样品,并对样品微观结构和力学性能进行了研究与分析。结果表明,合金元素无宏观偏析,TiB₂颗粒均匀地分布在铝合金基体中。经TiB₂改性后的铝基复合材料晶粒得到细化,组织中的孔洞缺陷减少、微孔聚集现象消失,且TiB₂促进了MgZn₂析出相在基体中均匀分布。由于晶粒细化、微观组织的改善以及MgZn₂的时效析出强化和TiB₂颗粒增强的综合作用,TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了539 MPa、495 MPa和10.3%,三者较Al-6Zn-3Mg-Cu合金均获得了提高。

为探索合金成分对软磁合金粉末性能的影响,采用水气联合雾化法制备了6组不同Si、Cr、Mn含量的合金粉末,采用振动样品磁强计（VSM）对合金粉末的饱和磁化强度和矫顽力进行表征。将粉末压制成磁粉芯,采用LCR测试仪、软磁交流测量仪、盐雾试验机等设备对磁粉芯的磁性能、绝缘电阻性能和耐腐蚀性能进行表征。研究结果表明,合金中增加Si和Cr含量会降低饱和磁化强度和磁导率,但会明显改善矫顽力、磁损耗、绝缘电阻性能和耐腐蚀性能。合金中添加Mn元素会恶化饱和磁化强度、磁导率、矫顽力和磁滞损耗特性,但会改善涡流损耗和绝缘电阻性能。

Cu/Al 层状复合材料因其极高的性价协同效应而得到越来越广泛的应用。然而不同工艺方法制 备的 Cu/Al 复合材料的界面结构、铜层和铝层微结构存在差异，力学性能高低不同。界面结合特性的不 同导致在深加工过程中容易出现错层、分层、铜层表面撕裂等宏观质量问题，严重制约了其在高端领域 的应用。本文介绍了铜铝层状复合材料原子尺度的研究现状，综述了利用分子动力学对铜铝层状复合 材料界面层结构、扩散与凝固、异质界面特性与力学性能的关联性等的模拟研究进展，分析了不同势函 数在铜铝层状复合材料分子动力学模拟中的优劣，提出了精准的模型、合理的力场、精确的参数是材料 原子尺度模拟的三个基本准则，对金属层状复合材料原子尺度的研究提供了参考。

粉末锻造技术将传统的压制烧结粉末冶金技术与精密闭式热模锻技术的优点相结合,对烧结的预压件在闭式模具中进行一次锻打即可产出力学性能优良的近净成形产品。以Al-Mg-Si系6061铝合金为模型材料研究合金的粉末锻造工艺及力学性能,对烧结6061铝合金进行热模拟分析,得到其本构方程和热加工图,之后通过闭式热模锻制备了粉末锻造6061铝合金,并对比研究了锻造态合金与烧结态合金T6热处理前后微观组织与力学性能。结果表明,烧结6061铝合金热加工性能较好,在425~500 ℃/0.01~1 s^-1范围内变形时无失稳现象。相较于烧结态合金,锻造态合金平均晶粒尺寸由12.3 μm变为9.6 μm,合金元素分布更加均匀,致密度由96.68%提升至99.71%,硬度由40.9HV提升至64.7HV,屈服强度提高75%,可达129 MPa,抗拉强度提高58%,可达220 MPa,断后伸长率提高138%,可达29.6%;经过T6热处理之后,锻造态合金的主要强化相主要为β"相和β相,其硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为135.2HV、301 MPa、372 MPa和12.0%。

探讨了基于选区激光熔化（SLM）技术制备植入式医疗器械中钛合金粉末回收利用的质量控制问题。为了解决这一问题,提出了粉末“循环系数”的概念,并建立了粉末循环使用的定量管理方法。在此基础上,分别对循环系数为0、7、14的TC4粉末和其制备的样件的物理特性、化学成分和力学性能进行了相关研究。结果表明,随着粉末循环系数的增加,粉末和其制备样品的性能有明显、线性的、可预测的变化趋势。验证了在TC4粉末的循环利用过程中,将粉末的循环系数作为其质量控制参数的可行性和有效性。此外,在TC4粉末循环使用过程中,粉末和其样件的性能逐渐下降,其原因与粉末中氧和氮含量过高的缺陷颗粒比例增加有关。

增材制造是一种新兴的材料成形技术,其成形过程为典型的非平衡凝固过程,涉及复杂的温度、热力、相变等物理现象,使用传统方法难以对增材制造过程中物理量的变化进行测量和分析。将有限元数值模拟技术应用于增材制造中,可以很好地对加工过程和结果进行计算和预测,提高增材工艺研究开发效率,并降低成本。从有限元数值模拟方法、有限元数值模拟软件介绍和在增材制造领域的应用现状3个方面进行综述,分析了有限元数值模拟技术在增材制造领域优势与局限性,并对未来发展趋势进行展望。

采用机械合金化和放电等离子烧结相结合的方法制备了Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金（x=0.25、0.5和0.75）,研究了不同化学计量比时高熵合金粉末和烧结态试块的物相组成、显微形貌和力学性能。结果表明,球磨时间为64 h的烧结态Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金,当x=0.25和0.5时高熵合金都形成了单一面心立方固溶体,而x=0.75时高熵合金形成了面心立方+体心立方固溶体结构。x=0.25、0.5和0.75时,烧结态Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金试块的致密度分别为98.3%、95.8%和97.7%,x=0.25和0.5时Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金中存在Al和Cu元素的偏聚,而x=0.75时高熵合金中Al元素存在偏聚、Cu元素未见明显偏聚。随着x值从0.25增加至0.75,Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金的屈服强度、断裂强度和硬度逐渐增大,压缩应变逐渐减小,与铸造AlCuCoFeNi高熵合金相比,x=0.25时高熵合金的屈服强度、断裂强度、压缩应变和硬度都较大。

金属基金刚石复合材料由于其优越的物理和力学性能,在电子工业和机械制造业等方面有着广泛的应用,但复合材料性能的提升受限于传统制造技术,增材制造为制备复杂结构金属基金刚石复合材料提供了思路。增材制造（3D打印）是一种从数字模型到物理实体的近净成形技术,拥有设计并制造出具有复杂结构、异型微小的个性化定制材料的优势。将3D打印技术用于制造性能更加优异稳定的金属基金刚石复合材料,同时控制生产成本降低能源消耗,已成为我国工业发展的必然趋势。本文总结了目前金属基金刚石复合材料所采用的增材制造技术研究进展,并对这项应用技术的进一步研究方向提出展望。

将MIM成形的4J29合金进行了不同温度的热等静压（HIP）后处理,研究了HIP温度对4J29合金微观组织、热膨胀性能和拉伸性能的影响。结果表明：合金随着HIP温度升高致密度逐渐提升,但在1 200 ℃之后,致密度提升速率减缓,硬度逐渐降低,晶粒尺寸增长速率变快;漏气率呈先降低后上升的趋势,在1 200 ℃之前随着温度升高减小,1 200 ℃时漏气率最低,温度继续升高时,漏气率逐渐增大。最佳HIP温度为1 200 ℃,此时合金的密度达到98.54%,漏气率为1.2×10^-9 Pa·(m³/s),硬度为81.3HRB,平均膨胀率为（30~200 ℃）2.0×10^-6 m·℃,拉伸强度和伸长率均明显提升。

采用激光熔覆在42CrMo钢表面制备Ni₃Al/Cr₇C₃粉末合金熔覆层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验机研究了不同Cr₇C₃比例对Ni₃Al基合金激光熔覆层组织特征与耐磨性能的影响。结果表明,Ni₃Al基合金熔覆层组织主要为Ni₃Al和弥散的原位自生Cr₇C₃。使用Ni₃Al/Cr₇C₃合金粉制备的激光熔覆层显微硬度均在550HV以上,最高达到834HV。随着Cr₇C₃比例增加,Ni₃Al基合金熔覆层耐磨性能先提高后降低,Cr₇C₃比例为25%时,Ni₃Al基合金熔覆层磨损率为0.74×10^-5 mm³/(N·m),仅为无Cr₇C₃的Ni₃Al涂层磨损率的14.7%,其对磨材料磨损较小,仅为1.669×10^-5 mm³/(N·m)。

选用激光定向能量沉积技术制备了 Ti 金属/ZrO2-Al2O3复合陶瓷梯度材料，通过扫描电镜、能谱 仪、维氏硬度计对其显微组织、元素分布及显微硬度变化进行了系统分析，探究了 ZrO2陶瓷粉末中 Al2O3 含量对材料组织性能的影响。结果表明，随着 Al2O3含量增加，金属相和陶瓷相混合更加均匀，但界面处开 裂现象更严重；混合粉末中 Al2O3含量的增加会导致样品中陶瓷区域硬度增加，当 Al2O3含量为 30% 时，硬度 值最高达到 1344.5HV0.2，但在结合区只有当 Al2O3含量增大至 30% 时硬度明显提升，达到 1187.3 HV0.2。

激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）成形悬垂结构的应力与变形是实现复杂金属构件高质量、高精度制造的关键问题之一。通过基体预埋应变片的方式实现了悬垂结构LPBF成形过程应变数据的实时测量。基于原位应变测量系统研究了T形悬垂结构、低角度悬垂结构（5°和10°）LPBF过程的原位应变行为。深入研究了不同悬臂长度、不同成形工艺参数对T形悬垂结构原位应变行为的影响,并进一步分析了不同悬垂角度、支撑类型对低角度悬垂结构原位应变行为的影响。结果表明,T形悬垂结构的悬空长度越长,结构的变形越大;采用激光能量梯度、棋盘扫描策略可有效降低T形悬垂结构的变形。支撑结构设计可显著影响低角度悬垂结构的应变行为和成形质量,采用H1支撑设计策略（块体支撑间距0.8 mm+锥体支撑间距0.6 mm）的成形质量最佳。上述结果可为深入理解LPBF成形悬垂结构的变形行为和调控提供有效参考。

GH3536高温合金因其优异的热稳定性和抗氧化性能,在航空航天等领域具有重要应用价值。然而,传统制造工艺难以满足复杂结构件的制备要求,激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）技术作为一种前沿的近净成形制造方法,被认为是快速生产具有复杂结构的高温合金零件的重要工艺技术。采用LPBF技术制备了GH3536高温合金,研究了工艺参数对微观组织和力学性能的影响。LPBF成形的GH3536高温合金主要相结构为FCC结构,伴随少量M₂₃C₆相和马氏体（α）相,具有熔池—粗大柱状晶—超细胞状晶的多层级结构。随着能量密度的增加,致密度表现出先升后降的变化趋势,其中104.00~120.00 J/mm³是适合于GH3536高温合金成形的理想工艺窗口,致密度超过99.5%。当能量密度为104.17 J/mm³时,胞状晶的尺寸较小,且致密度较高,GH3536高温合金表现出优异的强塑性组合,屈服强度为649.45 MPa、抗拉强度为854.74 MPa、伸长率为32.30%。

采用放电等离子烧结（SPS）技术，制备Nb-16Si-10Mo和Nb-16Si-10Mo-10Ti两种合金，分析烧结温度对两类合金组织性能的影响规律。结果表明：Nb-16Si-10Mo合金由Nbss、Nb3Si、Nb5Si3三相组成，而Nb-16Si-10Mo-10Ti合金由Nbss、Nb5Si3、Tiss三相组成，两种合金致密度均高于99.4%。两种合金的维氏硬度、抗压强度随烧结温度升高先增后降，而弯曲强度、断裂韧性则逐渐降低。Ti元素的加入使断口形貌出现了韧窝特征，断裂方式由脆性断裂转变为复合断裂，且使各烧结温度下合金的维氏硬度、压缩强度均有所降低，而弯曲强度、断裂韧性则有所增加。

为研究Fe₃Al/Cr₃C₂复合材料成形裂纹影响因素和耐磨机制,利用激光熔覆在碳素结构钢基材上进行Fe₃Al/Cr₃C₂复合材料成形正交试验,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及磨损试验对涂层进行表征。结果表明：对熔覆层裂纹的影响因素中,Cr₃C₂质量分数是影响裂纹的首要因素,15%和25% Cr₃C₂熔覆层裂纹数量最少;在不同Cr₃C₂含量的熔覆层中,15%和25%Cr₃C₂熔覆层的磨损率最低,可归因于不易发生黏着磨损和强化相微观结构精细,有利于磨削表面的分离;熔覆层中强化相的形态和分布对材料的耐磨性起着重要的作用,在摩擦过程中,较软的Fe₃Al基体材料首先被磨损,较硬的碳化物支撑对磨表面以减少摩擦,随着磨损的进行,碳化物逐渐从表面消失,转变为硬质相颗粒。

W-Cu复合材料在电子元器件尤其是高功率电子元器件中的应用极为广泛,但随着封装要求的提升,其器件的稳定性需进一步提高。由于W和Cu本征属性的巨大差异,W-20Cu在性能上难以同时兼顾W和Cu自身的优异性能。因此,亟需对其显微结构进行优化。为调控W骨架的孔隙度并促进W-20Cu复合材料的致密化,本文选用不同粒径的钨颗粒（20、10、5、2 μm）进行双粒径配比实验,研究结果表明：在烧结温度为1 300 ℃,保温2 h时,采用粒径比为10:1及质量比为7:3的双粒径配比获得的W-20Cu复合材料的致密度最高,可达99.12%。该材料的气密性达到3.1×10^-11 Pa·m³/s,最大抗弯强度为744 MPa,热学性能表现为热导率为211 W/(m·K),略低于理论热导率220 W/(m·K),热膨胀系数为8.91×10^-6/K,满足封装用材料的性能标准。

采用超高转速等离子旋转电极法制备了GH4698高温合金的粉末,通过热等静压技术实现了GH4698高温合金试坯成形,经过标准热处理后开展了微观组织表征及力学性能测试。试验结果表明：本文采用超高转速等离子旋转电极法制粉+热等静压成形+热处理路线所制得GH4698高温合金的力学性能可以满足锻件要求,在室温和750 ℃的平均抗拉强度分别为1 325和873 MPa,优于铸-锻+热处理工艺;室温和750 ℃的平均伸长率分别为26.7%和6.6%,略低于铸-锻+热处理工艺;室温下的平均冲击功和冲击韧性分别为60.1 J和75.3 J/cm²。

与基于激光和电子束的增材制造技术相比，3D 打印和烧结结合的工艺成本更低，但对烧结阶段 工艺参数的探索不够全面和深入。因此，实验采用基于螺杆的 3D 打印技术制备 17-4PH 不锈钢样品，探 索烧结工艺参数（烧结温度、升温速率和保温时间）对 17-4PH 不锈钢性能的影响规律，包括孔隙率和拉伸 性能的测量，研究烧结工艺参数对孔隙结构、显微组织和断口形貌的影响规律，并通过孔隙结构、显微组 织和断口形貌的变化对烧结样品的力学性能的变化规律进行详细的阐述。结果表明，试样以 4 ℃/min 的 升温速率升温到 1 360 ℃保温 1 h，其力学性能最佳，屈服强度为 518 MPa，抗拉强度为 693 MPa。