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3、微觀選擇性激光熔化技術發(fā)展的現(xiàn)狀及未來展望
高頻微振動輔助激光焊接IN718高溫合金
圖1 微振動輔助激光焊接平臺的示意圖，振動輔助焊接作為熱處理和焊接后的一種處理方式來提高，它是在傳統(tǒng)的弧焊過程中，將一種循環(huán)的施加外部的力到工件待焊接的區(qū)域，振動對焊接的影響體現(xiàn)最為明顯的就是晶粒的細化和減少，Anbarasan 等人使用機械振動技術（振動頻率，結(jié)果導致了顯微組織的細化和Nb元素偏析的減少。
Wang等人研究了振動輔助的氣體鎢極電弧焊（GTA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)晶粒的細化效應在低頻率振動的時候比較明顯，γ′ 相呈現(xiàn)出一個彌散分布的特性，他們同時相信振動導致的自由晶粒是晶粒細化的主要原因，Thavamani等人則研究了超聲輔助振動GTAW，結(jié)果發(fā)現(xiàn)枝晶的長度可以從1256 μm下降到89 。
熱裂紋敏感性從47.5%下降到13.3%，因此，他們相信枝晶的碎裂和晶粒細化是減少熱裂紋發(fā)生的主要，焊縫晶粒的細化可以通過高頻微振動激光焊接In718，細小均勻的等軸晶和彌散的γ′，γ″相可以得到，當振動的加速度為50.10 m/s2，Laves相的脆性和硬的析出相在枝晶間的分布得到顯。
Laves相在熔合線附近比沒有施加振動的時候要小，他們是獨立的和均勻分布的，圖2 焊接接頭的橫截面為釘子的形態(tài)，焊接參數(shù)為P = 4000 W，v = 0.02 m/s，圖6 加速對析出相的影響：(a) 0 m/s2，(b) 15.10 m/s2。
(c) 20.20 m/s2，(d) 50.10 m/s2.激光加工參數(shù)為：P ，v = 0.02 m/s，f = 1331 Hz，圖3 沒有施加振動的時候的激光焊接的顯微組織，焊接參數(shù)為P = 4000 W，v = 0.02 m/s：(a) 焊縫，(b) 熔化線和胞狀晶區(qū)域。
(c) 柱狀晶區(qū)域，(d) 等軸晶區(qū)域，高溫液相裂紋發(fā)生在激光焊接IN718合金接頭的熱影，并且液相裂紋在施加適當?shù)恼駝拥臅r候可以得到抑制，在本文中，優(yōu)化后的振動頻率為919Hz。
此時可以抑制裂紋的擴展，裂紋的長度為 110 μm，當振動頻率為1331Hz的時候，裂紋的擴展得到拓展且裂紋的長度達到200 μm.裂，尤其是在MC類型的碳化物處。
文章來源：Study of Inconel 71，Metals 2019，9(12)，1335，https://doi.org/10.3390/m，大多數(shù)早先的研究使用超聲波輔助焊接技術來減少焊接I，如Laves相的形成和液相裂紋的形成，但這一技術在實踐的過程中施加起來比較困難。
很少有研究人員使用高頻率 (300~1500 Hz，而且這一焊接技術是非常重要且效果是非常顯著的，因此，上海工程技術大學的研究人員使用高頻率微振動輔助激光，來減少Laves相的形成和抑制液相裂紋的生成，圖4 在施加振動的時候激光焊接In718合金的顯微。
焊接參數(shù)為P = 4000 W，v = 0.02 m/s，a = 50.10 m/s2，f = 1331 Hz：(a) 焊縫，(b) 等軸晶區(qū)域，(c)柱狀晶區(qū)域，區(qū)域S選擇用來進行下一步的SEM的分析，(d) 胞狀晶區(qū)域。
In 718高溫合金具有優(yōu)異的抗氧化性能，熱穩(wěn)定性，耐腐蝕抗力和在工作溫度為650到1000 °C的工，高溫拉伸強度和蠕變強度），該合金廣泛的應用在航空航天，能源，化工和通訊，電子以及汽車制造工業(yè)中。
圖2 顯示的為焊接接頭的橫截面，上部的焊接接頭為寬且窄的形態(tài)，底部形態(tài)為窄且深的形態(tài)，這一形態(tài)類似釘子，焊接接頭的寬且窄的部分在本文中定義為釘子的頭部，其他部分定義為釘子的身體部分，.圖7 焊接接頭在不同振動條件下的液相裂紋。
(P = 4000 W，v = 0.02 m/s): (a) 0 Hz，(b) 522 Hz，(c) 919 Hz，(d) 1331 Hz，圖4 顯示的為In718合金在高頻微振動輔助激光焊。
如圖4 a所示，其顯微組織的分布在振動的條件下同沒有施加振動的條件，從圖4 b可以看出，在焊縫區(qū)的中央為等軸的晶粒分布，在晶界處為薄帶形態(tài)的γ″ 相，而碳化物相幾乎消失，延長的初生枝晶相在柱狀晶中被破碎和在圖4 c中所得。
二次枝晶下降和在晶間彌散，同圖4 d相比較，胞狀晶變窄，等軸晶的生長數(shù)量減少，在晶界析出相的密度在沒有振動的時候成網(wǎng)格排列，在近年來。
不同的焊接辦法和工藝參數(shù)均應用到In 718合金的，他們發(fā)現(xiàn)在焊接IN 718的過程中存在一些問題并解，Odabasi等人采用激光焊接In718合金的時候，得到了酒形的焊接形貌，In718合金的顯微組織由奧氏體枝晶和laves相，在熔合線附近的晶粒呈現(xiàn)出大量的和柱狀的形態(tài)，枝晶富集元素Ni，F(xiàn)e和Cr。
而Laves相在枝晶中則富集Nb，Mo和Si以及Ti，Wang等人研究了In 718合金在凝固的過程中N，當熔池連續(xù)凝固的時候，在液相中的Nb的分離會促進高Nb析出相的析出，這些析出相的形成會消耗周圍區(qū)域的Nb相，從而導致周圍合金元素的重新分布和液相密度的重新分布。
Lertora和Tharappel 等人則認為La，Laves相的形成主要取決于微裂紋的形成傾向和基體，在熱影響區(qū)的精細的晶?？梢宰畲蟪潭鹊南拗莆⒘鸭y的形，Ramkumar等人則使用激光焊接IN718合金和，此時的Lave相導致了焊接接頭的沖擊性能降低，江蘇激光聯(lián)盟導讀：In718高溫合金的激光焊接接頭。
上海工程技術大學的研究人員利用高頻微振動輔助激光焊，依據(jù)焊接后的焊縫形貌，其上部類似釘頭，而下部類似釘子的身體，結(jié)果表明高頻微振動輔助的激光焊接可以細化晶粒，微振動可以打破初生的枝晶臂而形成二次枝晶，從而減少胞狀晶區(qū)域內(nèi)的外延晶的生長。
微振動會加速包圍的枝晶的Nb元素的流動和減少枝晶的，這樣就可以降低Laves相的形成，枝晶間的Ni，Ti和Nb的組合以及強化相γ′ 和 γ″ 的析出會，當振動的加速為50.10 m/s2的時候。
它可以抑制Laves相自枝晶中的形成和Laves相，In718 合金中的裂紋生成分布在三個區(qū)域，釘子的頭部，釘子的身體部位和兩者的連接區(qū)域，當振動頻率為 919 Hz的時候，液相裂紋的長度可以從180 μm降低至110 μm，當頻率為1331Hz的時候，液相裂紋的擴展會得到增加。
其長度為200 μm，高頻微振動焊接之后的焊縫形態(tài)同沒有施加振動的幾乎類，焊縫的組成為胞狀晶區(qū)域，柱狀晶區(qū)域和等軸晶區(qū)域，Laves相的晶粒在焊縫中央并均勻分布。
他們的量比較大且在焊縫熔合線附近分布，在本研究中，對高頻微振動輔助激光焊接In718高溫合金進行了研，高頻微振動對顯微組織，Laves相的形成以及焊縫中的液相裂紋的擴展均進行。
主要結(jié)論如下：，圖1顯示的為振動輔助焊接的示意圖，在焊接過程中，激光束垂直于基材表面，氣體輸送管和激光束的角度在激光焊接方向呈 45°。
激光功率5000W的光纖激光器進行焊接，波長為1.06 μm，激光模式為連續(xù)波，振動系統(tǒng)為一個基于磁致伸縮材料的自研制的高頻率振動，該平臺包括一個振動控制系統(tǒng)和一個巨大的磁致伸縮的材，功率放大器和一個加速傳感器。
振動的頻率可以在300到1500 Hz之間進行調(diào)節(jié)，一個磨床設備用來將焊接區(qū)表面的氧化物進行去除，待焊接的板材牢固的固定在夾具上，振動平臺的振動頻率通過頻率掃描在掃描的過程中確保在，頻率掃描的結(jié)果繪制成頻率和加速之間的曲線，采用三個不同的同步頻率進行實驗，分別為522。
919和 1331 Hz，純的氬氣作為保護氣體，圖5 在熔合線附近Laves相的成分，激光焊接參數(shù)為P = 4000 W，v = 0.02 m/s：(a。
b) f = 0 Hz，即沒有施加振動 (c，d) 施加振動且頻率為 f = 1331 Hz，主要結(jié)論，觀察到裂紋在激光焊接In718的三個區(qū)域均存在，發(fā)現(xiàn)液相裂紋位于釘子頭部的熱影響區(qū)和釘子身體的區(qū)域，在釘子頭部和釘子身體的連接區(qū)域。
液相裂紋由于應力集中而擴展至胞狀晶的區(qū)域，并且由于析出相，如MC類型的碳化物的存在，液相裂紋擴展至釘子身體區(qū)域的胞狀晶區(qū)域。
航空發(fā)動機事故“第1殺手”
內(nèi)容來源：熱噴涂與再制造，航空制造網(wǎng)，航空之家，百度百科等，轉(zhuǎn)自世界先進制造技術論壇，常見問題：。
研制新型航空發(fā)動機是鑄造高溫合金發(fā)展的強大動力，而熔鑄工藝的不斷進步則是鑄造高溫臺金發(fā)展的堅強后盾，回顧過去的半個世紀，對于高溫合金發(fā)展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多，而其中三個事件最為重要：真空熔煉技術的發(fā)明、熔模鑄，初步的調(diào)查結(jié)果：這次事故是由于發(fā)動機發(fā)生了非包容性，羅爾斯-羅伊斯Trent900鈦合金葉片。
2.鑄造高溫合金葉片，半個多世紀來，鑄造渦輪葉片的承溫能力從1940s年代的750℃左，應該說，這一巨大成就是葉片合金、鑄造工藝、葉片設計和加工以。
葉片用鑄造高溫合金如表2所示，圖11為鑄造高溫合金葉片，北京航空材料研究所、鋼鐵研究總院、沈陽金屬所是鑄造，4.新型材料葉片，發(fā)動機葉片的蠕變斷裂，航空事故歷史中，發(fā)動機葉片損壞而引發(fā)的飛機事故還真不少見，2014年。
我國南航CZ3739航班飛機引擎空中著火，事后調(diào)查顯示發(fā)生故障的發(fā)動機進口處，壓氣機風扇的葉片有斷裂，據(jù)推測，有可能是葉片斷掉后進入發(fā)動機內(nèi)，損傷發(fā)動機進氣流場。
導致后者發(fā)生“畸變”，進而形成“喘振”，所幸的是這次事故沒有造成人員傷亡，3)精鍛件，機加工成成品，真空感應熔煉。
我國耐熱鈦合金開發(fā)和應用方面也落后于其他發(fā)達國家，英國的600℃高溫鈦合金IMI834已正式應用于多，美國的Ti-1100也開始用于T55-712 改型，而我國用于制造壓氣機盤、葉片的高溫鈦合金尚正在研制，其它像纖維增強鈦基復合材料、抗燃燒鈦合金、Ti-A，但離實際應用還有一個過程，早在1970s，鈦合金超塑性成形技術就在美國軍用飛機和歐洲協(xié)和飛機。
在隨后的十年中，又開發(fā)了軍用飛機骨架和發(fā)動機用新型超塑性鈦合金和鋁，在軍用飛機及先進的民用渦扇發(fā)動機葉片等，均用超塑性成形技術制造，并采用擴散連接組裝。
制造技術，葉片熔鑄加工，3.超塑性成形鈦合金葉片，3.2，1)鐓鍛榫頭部位，葉片材料。
超應力，4)成品零件消應力退火處理，表1 國內(nèi)飛機葉片用高溫合金牌號及其工作溫度，從理論上看，渦輪葉片斷裂的故障機理有疲勞、超應力、蠕變、腐蝕、，可見，發(fā)動機葉片斷裂不容小覷。
那么今天小編就帶領大家全方位認識一下發(fā)動機葉片的斷，看看它為啥有這么驚人的破壞力，制造技術，腐蝕來自于葉片所受的高溫燃氣，高溫燃氣對葉片的腐蝕既包括沖刷造成的腐蝕，也包括高溫燃氣對金屬葉片的氧化腐蝕。
腐蝕會降低葉片的性能，當腐蝕達到一定程度，葉片材料性能不能滿足要求時，就會發(fā)生斷裂，盡管高溫合金用于飛機發(fā)動機葉片已經(jīng)50多年了，這些材料有優(yōu)異的機械性能，材料研究人員，仍然在改進其性能。
使設計工程師能夠發(fā)展研制可在更高溫度下工作的、效率，不過，一種新型的金屬間化合物材料正在浮現(xiàn)，它有可能徹底替代高溫合金，鑄造高溫合金葉片，精密數(shù)控加工技術加工葉片，表2 國內(nèi)葉片用鑄造高溫合金牌號及使用溫度。
變形高溫合金葉片的生產(chǎn)是將熱軋棒經(jīng)過模鍛或輥壓成形，模鍛葉片主要工藝如下：，羅爾斯-羅伊斯Trent900鈦合金葉片，2010年，美國通用公司、精密鑄件公司等申請了一項由NASA支。
通過驗證和評定鈦鋁金屬間化合物（TiAl，Ti-47Al-2Nb-2Cr，原子分數(shù)）以及現(xiàn)在用于低壓渦輪葉片的高溫合金，使其投入工業(yè)生產(chǎn)中，如圖24所示為鋁化鈦金屬間化合物葉片（伽馬鈦合金），與鎳基高溫合金相比。
TiAl金屬間化合物的耐沖擊性能較差，將通過疲勞試驗等，將技術風險降至最低，鉻鎳變形高溫合金葉片，5)表面拋光處理。
分電解拋光、機械拋光兩種，疲勞，2.2，真空熔煉技術，真空熔煉可顯著降低高溫合盒中有害于力學性能的雜質(zhì)和。
而且可以精確控制合金成分．使合金性能穩(wěn)定，4.2，發(fā)動機葉片中應力分布建模，2016年8月27日，一架西南航空的波音737-700型客機在執(zhí)飛新奧爾，同樣發(fā)生CFM56-7B型發(fā)動機的風扇葉片非包容性，所幸此次事故中客機安全降落。
并無更為嚴重事故發(fā)生，碳纖維/鈦合金復合材料葉片，2)GH4049合金模鍛易出現(xiàn)鍛造裂紋，目前，Ti6Al4V和Ti6Al2Sn4Zr2Mo及其他，是超塑性成形葉片等最為常用的鈦合金。
超塑性成形技術制造發(fā)動機葉片，腐蝕，表3 葉片等旋轉(zhuǎn)件用鈦合金及其特點，美國通用公司生產(chǎn)的GE90-115B發(fā)動機，葉身是碳纖維聚合物材料。
葉片邊緣是鈦合金材料，共有渦扇葉片22片，單重30~50磅，總重2000磅，能夠提供最好的推重比，是目前最大的飛機噴氣發(fā)動機葉片，用于波音777飛機，2010年9月在美國紐約現(xiàn)代藝術館展出。
發(fā)動機工作時，由于經(jīng)常起動、加速、減速、停車以及其他條件的影響，會使渦輪各部件承受復雜的循環(huán)載荷作用，使得葉片經(jīng)受大量彈性應力循環(huán)，最終引起高周疲勞、低周疲勞或熱疲勞，使得渦輪葉片斷裂。
2.1，這是因為高溫合金在高溫工作下時會生成一種γ相，研究表明，這種相是使材料具有高溫強度、抗蠕變性能和耐高溫氧化，因此，人們開始了金屬間化合物材料的研究。
金屬間化合物，密度只有高溫合金一半，至少可以用于低壓分段，用于取代高溫合金，美國Howmet公司等用于細晶鑄造制造葉片等轉(zhuǎn)動件，常用合金為：In792、Mar-M247和In71。
導向葉片等靜止件則多用IN718C、PWA1472，1990s年代之后，為滿足新型發(fā)動機之需要，計算機數(shù)值模擬在合金成分設計和鑄造工藝過程中的應用，蠕變。
變形高溫合金發(fā)展有50多年的歷史，國內(nèi)飛機發(fā)動機葉片常用變形高溫合金如表1所示，高溫合金中隨著鋁、鈦和鎢、鉬含量增加，材料性能持續(xù)提高，但熱加工性能下降，加入昂貴的合金元素鈷之后。
可以改善材料的綜合性能和提高高溫組織的穩(wěn)定性，葉片材料，美國通用公司生產(chǎn)的GE90-115B發(fā)動機渦扇葉片，壓氣機葉片的嚴重腐蝕，熔模鑄造工藝。
國內(nèi)外熔模鑄造技術的發(fā)展使鑄造葉片不斷進步，從最初的實心葉片到空心葉片，從有加工余量葉片到無余量葉片，再到定向(單晶)空心無余量葉片，葉片的外形和內(nèi)腔也越來越復雜，空心氣冷葉片的出現(xiàn)既減輕了葉片重量，又提高了葉片的承溫能力，4)GH4220合金生產(chǎn)的葉片。
在試車中容易發(fā)生“掉晶”現(xiàn)象，這是在熱應力反復作用下，導致晶粒松動，直至剝落，鋁化鈦金屬間化合物葉片。
1)鋼錠頭部切頭余量不足，中心亮條缺陷貫穿整個葉片，金屬間化合物葉片，1.2，渦輪發(fā)動機葉片根部疲勞裂紋擴展。
英國羅爾斯-羅伊斯公司，在1999年，申請了一項γ相鈦鋁金屬間化合物專利，該材料是由伯明翰大學承擔研制的，這種材料可以滿足未來軍用和民用發(fā)動機性能目標的要求，可以用于制造從壓縮機至燃燒室的部件，包括葉片，這種合金的牌號。
由羅爾斯-羅伊斯公司定為: Ti-45-2-2-X，3)葉片電解拋光中，發(fā)生電解損傷，形成晶界腐蝕，2)換模具。
模鍛葉身，通常分粗鍛、精鍛兩道工序，模鍛時，一般要在模腔內(nèi)壁噴涂硫化鉬，減少模具與材料接觸面阻力，以利于金屬變形流動，1.變形高溫合金葉片。
4.1，葉片是航空發(fā)動機關鍵零件它的制造量占整機制造量的三，航空發(fā)動機葉片屬于薄壁易變形零件，如何控制其變形并高效、高質(zhì)量地加工是目前葉片制造行，隨著數(shù)控機床的出現(xiàn)，葉片制造工藝發(fā)生重大變化。
采用精密數(shù)控加工技術加工的葉片精度高，制造周期短，國內(nèi)一般6～12個月（半精加工），國外一般3~6個月（無余量加工），高溫環(huán)境下。
蠕變斷裂是渦輪葉片主要的失效形式之一，隨著渦輪后燃氣溫度從20世紀50年代的1150K增，蠕變將導致葉片的塑性變形過大甚至產(chǎn)生蠕變斷裂，金屬件化合物的規(guī)則重復的圖案，NB-Si系化合物，葉片材料，熔模鑄造渦輪葉片。
1.1，渦輪葉片由于其形狀的不規(guī)則，葉片中存在應力集中部位，盡管在設計中往往會采取一系列措施加以避免，但實際上，超應力仍然是造成渦輪葉片斷裂的一個原因，葉片的斷裂除此還和材料和制造手段有一定的關系，下面小編介紹一下葉片的材料和主要制造技術。
其實據(jù)不完全統(tǒng)計，我國空軍現(xiàn)役飛行的發(fā)動機事故中，80%都跟發(fā)動機葉片斷裂失效有關，而這么嬌貴的部分一旦發(fā)生斷裂失效，對發(fā)動機乃至整個飛機的損害往往是致命性的。
3.1，制造技術，2018年4月17日，西南航空1380號航班（Southwest Air，突然發(fā)生發(fā)動機爆炸事故，事故導致1人遇難，148人生還。
微觀選擇性激光熔化技術發(fā)展的現(xiàn)狀及未來展望
NS: Not specified，D90 : the diameter of the，該系統(tǒng)的實施可能存在以下問題：①將基板定位在激光照，②在每層之間穿過基板可能會導致定位不準確和零件移位，③在移位之前處理捕獲的粉末可能很困難，此外，該系統(tǒng)可能仍然缺乏實現(xiàn)進一步分層的能力，HSS: high-speed steel。
CVD: chemical vapor depos，NA: not available，振動方法在細粉供給領域受到越來越多的關注，這些方法使用振動行為來增加自由體積，從而改善粒子位移，震動法還能破壞粒子附聚物。
Matsusaka首先使用垂直毛細管的振動[如圖1，由于黏合性，細粉末不能完全通過重力流過毛細管，當通過可變直流（DC）電動機在毛細管上引起振動時，它會傳播到粉末中。
導致管壁和粉末之間的摩擦應力降低，振動的幅度和頻率都是影響流速的關鍵參數(shù)，粉末流速與振動頻率成正比，但與振幅成反比，該研究小組使用超聲波換能器來引起毛細管振動，Yang和Evans [如圖12（b）所示]開發(fā)了，使用基板上尺寸為12 μm的粒子來印刷多邊形碳化鎢，Li等使用由壓電傳感器產(chǎn)生的超聲振動來饋送3 μm。
由于超聲頻率中的微振動，內(nèi)壁附近的薄粉層表現(xiàn)為潤滑劑，由于超聲波沿著毛細管行進，超聲波粉末進料的好處在于其防止粉末聚集并實現(xiàn)連續(xù)和，Yang和Evans開發(fā)了一種系統(tǒng)，如圖12（c）所示，使用單獨的粉末料斗和混合料斗混合和沉積多種材料。
其中流速由聲振動控制，這些研究工作已經(jīng)證明了基于超聲波的微饋電裝置的能力，該微饋電裝置可以與激光器集成并用于普通的AM系統(tǒng)中，七、結(jié)論，激光束直徑是影響特征分辨率的最重要參數(shù)之一，激光交點處的光斑尺寸最小，常被用于AM工藝，因為功率密度在這個焦點能被最大化。
PBF工藝使用直徑在50~100 μm范圍內(nèi)的激光，而DED工藝使用大小處于毫米級的斑點，Ma等研究了通過激光熔覆工藝（LCD）和SLM工藝，其中，LCD工藝的光斑尺寸（> 1 mm）遠大于SLM工，SLM工藝下熔池的深寬比、冷卻速率更高。
主蜂窩臂間距更小，顆粒縱橫比更低，顯微硬度、強度更高，雖然通過本研究很難將SLM工藝的表現(xiàn)歸因于光束直徑，但這項研究為后續(xù)研究提供了一些方向，表明光斑尺寸的變化會產(chǎn)生的不同的能量輸入及凝固速率。
并在熔體池和微觀結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生差異，Liu等使用SS 316L粉末研究了激光束直徑在S，當光束直徑從48 μm減小到26 μm時，工藝在部件密度、表面光潔度和力學性能方面都得到了改，Makoana等使用兩種應用不同的光束直徑（80 ，為了研究光束直徑的影響，功率密度保持恒定。
研究發(fā)現(xiàn)較小的光束直徑和較小的激光功率會產(chǎn)生較窄和，并導致較小的填充間距和層厚度，表5總結(jié)了不同噴砂處理對各種材料的最終表面質(zhì)量的影，可以推斷，噴砂處理可以有效地將表面粗糙度降低50％ ~70％，最小Ra 小于1 μm，即使磨料噴砂的工藝可重復性受到限制。
卻常被用于微組件，因為它在工藝簡單性、靈活性、循環(huán)時間和成本方面是有，? 有效的粉末分配策略，以避免粉末堵塞，本文還研究了SLM部件表面處理技術。
雖然大多數(shù)工藝可以實現(xiàn)小于1 μm的表面粗糙度，但是選擇一個理想的微觀SLM工藝要基于許多因素，包括零件幾何形狀、特征分辨率和精加工要求，文獻表明，噴砂是目前微零件常用的精加工技術，在混合處理的方法中，激光拋光作為微觀SLM的二次精加工技術似乎比其他技。
表3 粉末耙動系統(tǒng)的比較，（2）干粉末分配系統(tǒng)比傳統(tǒng)的粉末重涂方法具有更高的，與常規(guī)制造工藝相比，當AM已經(jīng)解決了更高循環(huán)時間的問題時，將增加粉末床工藝的工藝循環(huán)時間。
混合制造系統(tǒng)將AM與減法或其他輔助系統(tǒng)集成在一起，以提高機器系統(tǒng)的生產(chǎn)率和定制性能，AM中的混合系統(tǒng)把激光熔覆頭（在LMD的情況下）安，然后集成激光系統(tǒng)和CNC銑床，總的來說，系統(tǒng)設計應該以最少的后處理來提高結(jié)構(gòu)的構(gòu)建性能、精，在粉末床熔融添加劑制造（PBF-AM）的情況下，除了Sodick OPM250E和Matsuura。
很少有混合系統(tǒng)可用，盡管PBF-AM之后的組件的表面質(zhì)量一直存在問題，雖然在粉末床AM加工過程中，精密加工已經(jīng)改善了許多，但是還沒有開發(fā)出包括加成和減成加工的混合系統(tǒng)來制造，與表4中列出的精密加工工藝相比，激光重熔或激光拋光與微SLM集成來開發(fā)混合系統(tǒng)似乎，可以在現(xiàn)有SLM系統(tǒng)中使用相同的激光源或不同的激光。
盡管如此，應該承認每種精密加工技術都有其自身的優(yōu)點和局限性，而選擇一種理想的表面處理工藝取決于SLM制造零件的，因此，應改進SLM技術的能力以制造具有精細表面光潔度的特，以便消除對任何二次加工的需要。
為了克服當前粉末分配系統(tǒng)存在的問題，Vaezi等建議使用干粉分配技術，特別針對微觀PBF工藝流程，干粉分配的機械方法包括氣動、容積和螺旋/螺旋鉆方法，這些方法進料速度慢并且不能處理細粉末，這些方法的空間分辨率比微SLM所需的空間分辨率低至，除了凝聚之外。
為了改進微觀SLM體系，還需要解決細粉粒子帶來的其他問題，這些問題如下：，2013年，Gieseke等開 發(fā) 出 一 款 微 觀SLM系，用于生產(chǎn)美國鋼鐵協(xié)會（AISI）的316L空心微針，其最小壁厚為50 μm，為了呈現(xiàn)精細特征。
激光光斑直徑縮小至19.4 μm，為了生產(chǎn)內(nèi)徑為160 μm、層厚為20 μm的針，研究人員采用了粒徑為5~25 μm的粉末，盡管光斑和粉末的尺寸都十分精細，但是生產(chǎn)的部件表面粗糙度仍然不佳（Ra ≈ 8 μ，細粉的團聚會造成粉末擴散不均勻，這一原因可以解釋光潔度不佳的結(jié)果，由于高能量輸入。
墻上明顯出現(xiàn)粉末黏附現(xiàn)象，雖然部分支柱失效，但也產(chǎn)生了更復雜的螺旋形狀，其最小支柱直徑為60 μm，隨后Gieseke的研究團隊使用形狀記憶合金（Ni，如圖8（a）所示，在較低的激光功率和較高的掃描速度下分辨率為50 μ。
Yadroitsev和Bertrand使用PM 1，如圖8（b）所示，光斑直徑和層厚分別為70 μm和5 μm，他們還制造了100~150 μm的正常運行部件，其中結(jié)構(gòu)原件為20 μm，值得注意的是，此處的光斑直徑仍然很大。
表面粗糙度很差，三、選擇性激光熔化，一、引言，表4 AM制造零件表面精加工技術的比較，盡管已證明振動和靜電粉末分配在粉末床工藝中精確和選，但這些技術具有一定的局限性：。
SLM中微觀結(jié)構(gòu)的形成受到許多機制的影響，包括熱傳遞、材料的熱物理性質(zhì)和相變，凝固形式和由此產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)由熔化槽的溫度梯度（G，R）控制，這通過凝固圖（G對應R的圖像）表示。
凝固形式有等軸枝晶型、柱狀枝晶型、胞狀晶型和平面狀，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在SLM中經(jīng)常觀測到的微觀結(jié)構(gòu)是柱狀晶，因為AM工藝通常在相鄰層的熔化過程中經(jīng)歷快速加熱、，SLM中柱狀晶的形成主要可歸因于沿構(gòu)建方向的溫度梯，SLM中產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)主要受激光功率、掃描速度和掃。
雖然元素組成、構(gòu)建方向、零件幾何形狀等因素也有影響，使用SLM制造的AM組件的特性通常根據(jù)應用程序的不，通過多個過程結(jié)果進行評估，圖4總結(jié)了SLM制件的一些重要特征，與任何常規(guī)工藝一樣。
為了評估最終制造部件的質(zhì)量，從而評估SLM過程，對其特征分辨率、表面光潔度、力學性能和微觀結(jié)構(gòu)進行，圖5說明了在SLM中可能會發(fā)生的缺陷，缺陷的形成本質(zhì)上取決于工藝變量。
為了制造無缺陷部件，需要對其進行優(yōu)化，關于AM過程中的缺陷的詳細報告可在其他文章中獲得，? 采用全新的涂布機設計，結(jié)合精密的刀片和滾輪，滾輪裝有線性音圈致動器，以提供極低幅度的高頻振動。
這一全新設置能利用振動壓實粉末，得到幾微米的薄層，圖11 粉末床AM中現(xiàn)有耙動系統(tǒng)的示意圖，（a）刮刀，（b）正轉(zhuǎn)滾筒（FR）。
?。╟）反轉(zhuǎn)滾筒（CR），（d）合并FR-CR，（e）組合刮刀和振動CR，（f）三滾筒系統(tǒng)，（g）帶壓實機構(gòu)的圓柱形耙動系統(tǒng)，十余年前，一家名為“Mittelsachsen”的激光研究所，即激光微燒結(jié)。
該系統(tǒng)涉及一項特殊的耙動步驟，首先施加一層厚粉末，再從相反的方向不斷剪切以得到薄層，為了確保涂層厚度的精度達到亞微米級，撒粉器和建模平臺的分辨率達到0.1 μm。
通過這種方法制造的微部件結(jié)構(gòu)分辨率小于30 μm，縱橫比大于10，表面粗糙度為5 μm，如圖7所示，研究測試了鎢（W）、鋁（Al）、銅（Cu）、銀（A。
圖7（a）展示了此設備用300 nm鎢粉得到的初始，雖然粉末在10–3 Pa的真空條件下耙動更好，但是耙動后的粉床密度（powder-bed den，PBD）仍在15%左右，鎢銅粉末混合物燒結(jié)后可得到90%的最大部件密度，不限于SLM/SLS，制約微AM應用的常見因素有：粉末粒徑有限，由于金屬中的高散熱導致加熱區(qū)的限制較低。
分辨率控制困難，表面粗糙，粉末處理能力不理想以及取模困難，這些因素表明有必要開發(fā)新的系統(tǒng)，使用新型的方法來進行粉末配置和部件的后期處理，應用材料公司（Applied Materials 。
將擴散粉末層與基板或預燒結(jié)部分致密，如圖13（c）所示，當電極和新鮮進料粉末層之間的間隙處的電位降大于穿過，應用靜電壓實，通過氣流產(chǎn)生的等離子體也可用于增加壓實力，在這種情況下，大部分潛在的下降發(fā)生在任何先前沉積的層和新鮮進料材。
Paasche等概念化了使用靜電粉末沉積的AM粉末，如圖13（d）所示，在他們的設置中，帶正電的基板在施加電壓的情況下從帶負電的粉末容器中，一旦粉末沉積，襯底就朝向激光束橫穿以便隨后熔化，重復該過程直到制造整個部件，盡管已經(jīng)對SLM工藝進行了廣泛的研究。
但值得注意的是，對于光斑尺寸對工藝表現(xiàn)的影響的研究，特別是在特征分辨率上的研究是非常稀缺的，從表1中可以看出，微SLM系統(tǒng)的光斑尺寸在20~30 μm的范圍內(nèi)，而相應的最小特征分辨率與光斑尺寸相似或略大，與之類似。
商業(yè)微SLM系統(tǒng)具有大于20 μm的激光光斑尺寸（，為了實現(xiàn)精細的微觀特征，有必要實現(xiàn)更精細的激光束光斑尺寸，DebRoy等強調(diào)需要通過小光斑尺寸和低功率來實現(xiàn)，光斑尺寸通?？梢杂晒饫w纖芯直徑、聚焦透鏡和準直透鏡。
通過適當?shù)墓鈱W設計，減小激光光斑尺寸非常簡單，SLM工藝中的光學系統(tǒng)通常由準直器、光束整形器、掃，傳統(tǒng)和微觀SLM機器中的掃描系統(tǒng)通常使用由兩個反射，以在至少兩個軸上引導激光束，在由Regenfuss等開發(fā)的最初的一套SLS系統(tǒng)，掃描場為25 mm×25 mm的SCANLAB光束。
在TEM00模式下功率為0.1~10 W，為了實現(xiàn)更精細的光斑尺寸，光學設計還可以包括其他機制，例如數(shù)字鏡裝置，然而，對光學系統(tǒng)的詳細評測超出了本研究的范圍。
SLM制造的部件的表面粗糙度通常大于10 μm，所以后續(xù)處理還是必要的，盡管為了得到粗糙度小于1 μm的光滑表面已經(jīng)做出了，但仍不可避免地要對微觀AM部件要進行二次精加工，本節(jié)首先重點介紹AM組件的典型表面處理技術，以及這些技術的功能。
接下來，簡要討論了這些方法能否適用于微觀SLM零件，即能否單獨后期處理SLM零件或者能否與微觀SLM零，來源：中國工程院院刊，Helmer等通過改變激光焦點研究了激光光斑大小在，結(jié)果表明，對應于聚焦（400 μm）和散焦光束（500 μm，McLouth等最近的一篇論文將改變激光焦點的分析。
與使用散焦光束制造的樣品相比，在激光焦點處制造的IN718樣品具有更精細的微結(jié)構(gòu)，這種行為被歸因于較小光斑尺寸導致的較高功率密度，一篇關于激光焦點偏移對孔隙率、表面粗糙度和拉伸強度，研究觀察到從負偏移（–2 mm）處的熔合不足到由于。
能量輸入的變化以及焦點偏移和光斑尺寸與光束呈高斯分，然而，研究也注意到最佳焦點偏移以及光斑尺寸與掃描速度和激，對類似工藝（即激光焊接）的研究強調(diào)了由于功率密度的，更小的激光光斑大小通過實現(xiàn)更快的焊接速度或更深的穿，（四）粉末重涂系統(tǒng)，圖1 用于微觀尺度制造的AM技術的主要分類，MSL：微型立體印刷術。
FDM：熔融沉積建模，LOM：目標分層制造，經(jīng)Springer-Verlag London，?2012許可摘自參考文獻，幾種粉末特性（圖3）會影響SLM工藝的性能，并由此影響制造的部件質(zhì)量，粉末形狀、尺寸和表面粗糙度是影響粉末流動性的最重要。
并會因此影響粉末床性質(zhì)、熔池性能和部件特性，除粒徑外，PSD也會顯著影響SLM過程，Liu等發(fā)現(xiàn)PSD越寬，表面粗糙度和部件密度越好。
而PSD越窄，硬度和拉伸強度越好，確定最佳粉末粒徑和PSD是具有挑戰(zhàn)性的，因為具有窄PSD的細粉末會導致聚集，而具有更寬PSD的粗粉末則會導致分離，此外，許多研究強調(diào)雙峰或多峰粉末分布增加了粉末堆積密度和，基于這一優(yōu)勢。
Vaezi等提出了一種用于微尺度黏合劑噴射工藝的雙，以改善零件表面質(zhì)量，? SLM機器中常用的檢流鏡在本裝置中替換為數(shù)字微，以提高系統(tǒng)吞吐量，在過去十年中。
珠寶行業(yè)一直在嘗試使用AM加工珠寶，這個領域正在不斷發(fā)展，因為幾乎所有主要的AM設備制造商都不斷加大使用AM，AM除了一些常見的優(yōu)勢，如近凈成形制造，減少材料浪費，以及加快小批量的整體工藝周期速度外。
微觀AM制造薄壁、花絲、網(wǎng)狀物的能力，還有輕巧的部件可以增強設計的自由度和美感，是吸引珠寶行業(yè)的特定因素，珠寶制造商的多項研究強調(diào)，盡管目前局限性仍然存在，但是SLM將與傳統(tǒng)鑄造共存。
以節(jié)約成本和實現(xiàn)設計的多功能性，近年來，人們對微制造技術的需求不斷增加，以此來滿足不同行業(yè)的發(fā)展需求，這些行業(yè)包括電子學、醫(yī)學、汽車、生物技術、能源、通，許多產(chǎn)品和部件，包括微制動器、微機械裝置、傳感器和探針、微流控元件。
以及最重要的微機電系統(tǒng)（MEMS）設備，都是通過微加工技術制造的，商業(yè)系統(tǒng)可達到的最小光斑尺寸和層厚度分別為20 μ，現(xiàn)有文獻的一個主要限制是，沒有一項工作試圖研究制造零件的物理性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)，這使得跨尺度比較SLM工藝變得困難，圖2 SLM工藝示意圖，? Nguyen等觀察到在IN718的SLM期間。
惰性氣體流帶走了粒徑小于幾微米的細微粉末顆粒，現(xiàn)有的耙動系統(tǒng)對于傳統(tǒng)的SLM工藝是有效的，因為在現(xiàn)有工藝中，粉末擴散中的微小不準確性可以忽略不計，然而。
在微觀尺度上，類似的問題可能導致制造的零件尺寸出現(xiàn)較大的偏差，由于微粉末被用于微觀SLM，這樣的情況會加劇，盡管一直致力于改進耙動方法，但那些方法缺乏微SLM所需的精度，現(xiàn)有的重涂方法無法在粉末床上獲得均勻、致密的細粉末。
細粉末顆粒與耙粒組分之間的相互作用極大地影響粉末擴，二、 微型金屬 AM，材料擠壓、光聚合、材料噴射一般應用于非金屬材料，層壓可以加工金屬，其基礎是對金屬片進行精密切片，然后再用鍵合、焊接或超聲波加固進行堆垛，（1）通過基于噴嘴的系統(tǒng)的粉末分配受到工藝環(huán)境的強，并且噴嘴堵塞將妨礙粉末輸送的可靠性。
Hirt等設想可以將設備和傳感器直接印刷應用到航空，微米級或納米級分辨率的部件有助于實現(xiàn)可控的微結(jié)構(gòu)，利用微結(jié)構(gòu)的精確控制來改善AM制造部件的機械強度和，微觀SLM未來方向應側(cè)重于兩個方面：與設備有關的因，應設計一種系統(tǒng)來處理納米級且易于聚集的金屬粉末。
重點應放在開發(fā)一種創(chuàng)新性的粉末重涂系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)亞微米級厚度的均勻粉末層，同時不會影響重涂速度，關于工藝知識，需要更多的研究來了解納米級粉末顆粒與激光束之間的相，由于目前研究數(shù)量有限。
需要進一步了解微SLM制造的部件的微觀結(jié)構(gòu)和力學性，考慮到具有優(yōu)良性能的金屬微粒在精密工程、生物醫(yī)學、，SLM的進一步改進將擴大它本身甚至AM的應用領域，文獻綜述表明，耙動系統(tǒng)不僅可以將粉末分散到粉末床上，而且可以提供更好的體積填充密度，因此，需要有效的粉末重涂系統(tǒng)來將層厚度控制到亞微米級或納。
同時沿著粉末床產(chǎn)生均勻的粉末分布，該研究團隊還開發(fā)了一款改進后的系統(tǒng)，配備兩個橫截面呈圓形的耙子，用于鋪開粉末，圖7（b）~（d）展示了用改進設備制造的不同的特征。
兩款設備的不同之處在于粉末重涂機制，新款的耙子在粉末儲存器和建模平臺之間以圓周運動穿行，具有鋒利邊緣的金屬圓柱體用作耙刀，配備兩個耙子的設計能夠利用多種材料制造部件，或使部件的晶粒尺寸隨部件厚度梯度變化，如圖7（d）所示，除耙動之外。
重涂系統(tǒng)還可通過壓力手動壓實粉末，這種獨特裝置能夠通過激光微燒結(jié)生產(chǎn)各種金屬的微部件，包括鎢、鋁、銅、銀、316L、鉬（Mo）、鈦（Ti，不斷改進工藝特性之后，金屬的激光微燒結(jié)的最小分辨率為15 μm。
表面粗糙度為1.5 μm，據(jù)報道，氧化陶瓷和合金的最大部件密度可達98%和95%，? 使用額外的黏合劑進行有效分配（基于漿料），表1總結(jié)了使用微觀SLM/SLS處理金屬材料的研究，值得注意的是，CW激光和脈沖激光在微觀SLM系統(tǒng)中均有應用。
而在傳統(tǒng)SLM系統(tǒng)中，CW激光的應用突出，Regenfuss等起初在激光微燒結(jié)裝置中使用Q調(diào)，其有效原因如下：①提高部件分辨率，②減少殘余應力。
?、蹨p少氧化效應，可能由于氣體或等離子膨脹產(chǎn)生屏蔽效應，④消除低壓下基底部件黏附性差和材料升華等問題，這些問題通常在使用CW激光燒結(jié)亞微米級粉末時產(chǎn)生，⑤適合處理電介質(zhì)，脈沖激光和CW激光相比，激光強度更大，能夠產(chǎn)生窄而深的切口、冷凍噴射和扁平凹坑。
但是脈沖激光的熔池不穩(wěn)定，會導致表面光潔度差、軌跡不規(guī)整和球化現(xiàn)象，2，干粉分配，商用SLM系統(tǒng)通常采用粒徑為20~50 μm的粉末，涂層厚度為20~100 μm，為了使傳統(tǒng)SLM的應用更加精確，提高特征分辨率。
作者主要從三個方面開展研究：激光束直徑、涂層厚度和，F(xiàn)ischer等將微觀SLM的范圍定義如下：激光束，涂層厚度小于10 μm，顆粒尺寸小于10 μm，最近，新加坡制造技術研究所（SIMTech）的研究者開發(fā)，具有精細的激光光斑尺寸和一種能夠處理精細粉末的新型，使用SS 316L粉末（D50 ≈10 μm。
其中D50 是微粒的直徑，50%的微粒直徑分布在該值以下）的初始實驗結(jié)果證明，通過改變激光功率、掃描策略、掃描速度和孵化密度，對這個系統(tǒng)進行了各種實驗驗證，圖9（b）顯示了使用微觀SLM系統(tǒng)制作的各種特征。
其工藝參數(shù)如下：層厚度為10 μm，光斑直徑為15 μm，激光功率為50 W，掃描速度為800~1400 mm·s?1，孵化間距為10 μm。
目前，可以實現(xiàn)的最小特征尺寸為60 μm，最小表面粗糙度（Ra ）為1.3 μm，而該系統(tǒng)能夠處理亞微米和納米級粉末以產(chǎn)生1 μm的，隨著層厚和粉末粒度的進一步減小，使用該研發(fā)系統(tǒng)可以獲得更精細的特征分辨率（< 15，與設備相關的縮放比例因素包括建筑平臺、光學系統(tǒng)、粉。
對于微觀SLM系統(tǒng)，建筑平臺的尺寸和整個設備的占地面積都較小，為了滿足實現(xiàn)精細光斑尺寸的主要要求之一，必須對光學單元進行修改，這將在第4.2節(jié)中描述，微觀SLM的另一個重要要求是得到更小的層厚，這可以通過用于粉末分配和建筑平臺的精密驅(qū)動來實現(xiàn)。
與按比例縮小尺寸有關的主要設備問題是需要使用亞微米，由于細小的納米顆粒暴露在環(huán)境中會帶來安全和健康危害，因此建議盡量減少人工處理這些粉末，對于任何SLM機器來說，為建筑室提供一個緊密的封閉空間是非常必要的，粉末粒度和重涂系統(tǒng)的影響將分別在第4.3和4.4節(jié)，后處理差異包括對AM部件上進行的表面處理和熱處理。
對薄的微部件進行熱處理可能會導致零件變形，粉末黏附于墻體在SLM中是一種常見的現(xiàn)象，這需要在印刷后進行進一步精加工，在微尺度上，薄壁的加工是不可能的，正如Gieseke等所觀察到的，非接觸式精加工如電拋光也可能是無效的，因此。
有必要制造表面和沿壁表面光潔度均良好的零件，而不是依靠二次處理，第5節(jié)詳細討論了表面處理效果，本文系統(tǒng)地回顧了SLM技術在金屬材料上實現(xiàn)微尺度特，微觀SLM與傳統(tǒng)SLM的區(qū)別在于三個因素：激光光斑，微觀SLM的現(xiàn)有研究成功證明了在不同材料上（包括聚，目前的微觀SLM系統(tǒng)的最小特征分辨率為15 μm。
最小表面粗糙度為1 μm，最大部件密度為99.3%，考慮到該領域的學術研究有限，讓人驚嘆的是，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些商業(yè)化的微觀SLM系統(tǒng)，微觀AM的最新研究成果來自得克薩斯大學奧斯汀分校。
其微觀SLS系統(tǒng)由一個超快激光器、一個基于微鏡的光，特征分辨率可達1 μm，他們對典型SLS系統(tǒng)做出三項重要修改：，AM的另一種有應用前景的粉末進料機制是基于靜電的分，靜電涂層和噴涂已廣泛用于工業(yè)涂料和建筑行業(yè)，在Yang等所詳述的最近的一篇綜述中。
它已經(jīng)在藥片的干燥包衣中得到應用，該方法基于相反電荷之間的靜電吸引原理工作，如圖13（a）所示，粉末顆粒在暴露于強電場的同時被充電，帶負電的顆粒被吸引到基板上，基板帶正電或接地，在靜電噴涂中，當粉末顆粒通過噴槍時。
粉末開始充電，然后沉積在接地基板上，與其他干涂布方法相比，靜電涂層由于電引力而大大提高了涂層效率和黏附性，增材制造是對傳統(tǒng)制造方法的巨大變革。
為制造產(chǎn)業(yè)提供了一種全新的制造模式，在醫(yī)療、航空、航天、汽車、建筑、國防、消費領域具有，從上世紀80年代嶄露頭角以來，增材制造技術的快速發(fā)展為金屬制造開辟了新的領域，近年來，微觀尺度和納米尺度的增材制造引起了人們的關注，改編原文：，微觀AM也可以應用于牙科領域。
目前，除了最常見的立體光刻和數(shù)字光投影（DLP）之外，SLM和SLS也用于牙科，牙橋和牙冠、牙種植體、局部義齒和模型鑄件都是微觀A，滾筒是第二常用的粉末耙動設備，滾筒通過在粉末床上的平移或順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向前旋轉(zhuǎn)運。
稱為正向旋轉(zhuǎn)滾筒（FR），如圖11（b）所示，這種方法傾向于將粉末壓實，因為在其平移期間滾筒前面有更多的粉末，但是在向前運動期間，會有粉末黏在滾筒上并在粉末床中形成凹坑，在相反方向上的滾筒旋轉(zhuǎn)。
稱為反向旋轉(zhuǎn)滾筒（CR），具有更好的流動性，因為它在粉末流化的同時迫使粉末上升[圖11（c）]，但是，通過CR方法無法壓實粉末，Niino和Sato提出了FR和CR的組合設置，如圖11（d）所示，CR首先從床上除去多余的粉末。
這對于通過FR將粉末更好的壓實有幫助，Budding和Vaneakar用刮刀取代了CR，以便在減少處理時間的同時得到相同的刮擦效果，然而，這些方法仍然會在粉末床上產(chǎn)生凹坑。
Roy和Cullinan分別使用刮刀和CR，以分別平整和壓實粉末床，在圖11（e）所示的裝置中，加入CR的振動以壓實最初由刮刀擴散出的粉末，Haferkamp等使用三個滾筒的組合來提供正向和，其中層厚度由滾筒之間的距離控制。
Regenfuss等除了刮刀外還使用壓實圓筒，以分散、壓實用于微粉末床工藝的細粉末，粉末耙動系統(tǒng)的示意圖如圖11（g）所示，在該設置中，構(gòu)建基板、熔化部分和新粉末層下方的剩余粉末朝手動蓋。
以壓實粉末，表3比較了文獻中描述的不同粉末耙動系統(tǒng)，Olakanmi研究了粉末特性對純鋁和鋁合金的SL，結(jié)果表明，粉末顆粒的形狀對加工結(jié)構(gòu)和致密化過程有顯著影響。
粉末中具有不規(guī)則形狀的粉末顆粒加劇了附聚物和孔隙的，對SLM中原始Ti-TiB粉末形狀的分析表明，不規(guī)則形狀的粉末顆粒對致密化過程有消極影響，因此對抗拉強度也不利，在對粉末特性的研究中，Cordova等使用了不同的金屬粉末，發(fā)現(xiàn)了最大粉末堆積密度。
且具有最均勻的形態(tài)（即最大球形），Liu等觀察到，由于有著不規(guī)則的角形態(tài)和細小的粒徑，水霧化的11 μm粉末與表觀密度和振實密度相比具有，這些研究表明，在進行SLM和AM工藝的加工時普遍認為應該采用球形，正如Sutton等所述，SLM中顆粒直徑的影響已經(jīng)被廣泛研究。
較小的顆粒尺寸通常會意味著更好的粉末堆積（表觀密度，相比之下，使用更精細的IN718粉末則表現(xiàn)出了較差的表觀密度，在經(jīng)過SLM工藝之后，更細的粉末會使最終部件的表面粗糙度更好，但孔隙率增加，Simchi報道在沒有結(jié)塊的情況下，在SLM期間具有更細的粉末粒度或更大的表面積可以更。
最佳粉末粒度取決于其他工藝變量，因為使用尺寸大于激光光斑尺寸和層厚度的粉末通常會導，這會進一步影響熔池行為，然而，黏結(jié)劑噴射、DED和PBF被認為是處理金屬最合適的。
黏結(jié)劑噴射的作用是在金屬粉末上沉積黏結(jié)劑，然后固化成“綠色”部分，最后一部分是通過用另一種材料或同一種金屬的納米粒子，強制熱處理和高孔隙率是黏結(jié)劑噴射工藝的常見限制，因為它們阻礙了其在微觀尺度上的應用能力，? 細微粉末顆粒的反射率較高，降低了SLM過程中激光照射的吸收率，近幾年來。
微觀尺度和納米尺度的AM引起了人們的關注，從相應技術的綜述論文的出現(xiàn)就可以看出，DED也被稱為激光熔覆、激光金屬沉積（LMD）及激，它是另一種用于制造金屬部件的重要AM工藝，在DED中。
原料被直接沉積到熔池中，熔池是由集中的能源制造的，原料可以是粉末或線材，其中供給粉末的DED通常具有比供給線材的DED更高，由于DED只產(chǎn)生近凈成形，因此需要進一步的處理，AM技術通?？煞譃槠叽箢悾翰牧蠑D壓、光聚合、材料噴。
盡管金屬AM已經(jīng)在生物醫(yī)學和航空航天領域的各種應用，但是AM的應用被限制在大尺度和中尺度的制備，應用于微米級制造的AM技術是近期開發(fā)的，用于在包括陶瓷、聚合物和金屬在內(nèi)的各種材料上生產(chǎn)3，下面一節(jié)將重點介紹以往制造金屬微部件的AM方法，? 凝聚粉末的機械分離，（五）粉末床表征，圖5 典型的SLM工藝缺陷。
? 如在SLM中所觀察到的，細微粉末顆粒可能在非常高的能量密度下蒸發(fā)，導致部件密度降低，表4比較了一些AM組件常見的表面處理技術，傳統(tǒng)的減法加工通常用來改善AM生產(chǎn)的近凈成形部件的。
簡單的機械研磨和（或）拋光雖然通常不能滿足高質(zhì)量零，但對某些應用來說可能是足夠的，圖2展示了SLM流程設置的示意圖，在SLM和SLS中，首先在建筑基板上鋪一層粉末，激光束根據(jù)所需的幾何形狀熔化或燒結(jié)粉末，然后再將下一層粉末覆蓋在固化部分上，再進行激光熔化/燒結(jié)。
由于激光源與粉末的相互作用時間短，SLM過程中的加熱和冷卻速率很高，由于所形成的熔體池幾何形狀顯著地影響微觀結(jié)構(gòu)特征，所以加工零件的力學性能與常規(guī)工藝的力學性能不同，關于SLM的工藝機制的詳細報告見參考文獻[6，7，21]，由于所涉及的復雜系統(tǒng)和機制。
SLM部件的最終質(zhì)量受到大量工藝參數(shù)的影響，六、潛在應用，? 另一個缺點是細微粉末顆粒的反應性，這使得其在處理和運輸過程中需要額外的安全措施，根據(jù)已發(fā)表的與SLM和PBF有關的綜述，通常使用以下熱處理后處理方法：應力消除、老化、固溶，熱處理的目的是為了減少或消除瑕疵，控制微觀結(jié)構(gòu)。
改善性能，以及減輕殘余應力，HIP通常用來封閉內(nèi)部孔隙和裂紋，重結(jié)晶將微觀結(jié)構(gòu)細化為等軸細晶粒，老化則控制沉淀形成，由于SLM產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)工藝形成的微觀結(jié)。
因此熱處理方法也不同，如前所述，超細小的光斑尺寸可能會導致微觀SLM與傳統(tǒng)SLM形，通過適當?shù)臒崽幚?，有望控制微觀結(jié)構(gòu)，同時改善力學性能，由于SLM部件的后期熱處理取決于許多因素。
包括初始微觀結(jié)構(gòu)、缺陷、殘余應力、元素組成和期望的，所以為微觀SLM預測合適的熱處理具有挑戰(zhàn)性，因此，未來對微觀SLM熱處理的研究將會非常有價值，因為它們將會為拓寬相關應用帶來重大機遇。
但是，首先有必要了解各種材料的微觀SLM所產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)，如晶粒形態(tài)和相的形成，以確定最佳的后期熱處理，由于有能力制造真正的高分辨率3D微部件，對于沒有任何樹脂（如在MSL中）或黏合劑（如在3D，SLM和SLS（即采用激光的基于粉末層的逐層熔化或，大量關于在宏觀尺度加工中應用SLM和SLS的現(xiàn)有知。
本文專注于SLM和SLS進行微尺度特征的制作，SLM與SLS的區(qū)別在于熔化程度，SLM可實現(xiàn)粉末的完全熔化，而SLS僅能達到粉末的燒結(jié)狀態(tài)或部分熔化，除了粉末顆粒的全部或部分熔化外，SLM和SLS在工藝設置和機制方面沒有差異，因此。
為了比較工藝構(gòu)件和工藝參數(shù)，本文認為SLM和SLS是一致的，文章后面部分對粉末重涂系統(tǒng)和混合處理的討論也可用于，為了設計應用范圍不限于微SLM的新粉末分配策略，有必要理解當前在傳統(tǒng)SLM中使用的現(xiàn)有技術，Ke等在激光微燒結(jié)平均粒徑4 μm的 鎳（Ni）粉，實驗發(fā)現(xiàn)，CW激光的球化現(xiàn)象比脈沖激光更加明顯。
等離子體的平坦效應和快速冷卻速率減少了后者的球化現(xiàn)，而且，脈沖激光的潤濕性更好，但是，脈沖激光產(chǎn)生的單條軌跡形成了波紋和溝槽，表面光潔度差。
同樣，Kniepkamp等報道使用50 W光纖激光 的脈，出現(xiàn)不連續(xù)軌跡，F(xiàn)ischer等選取了大量的激光功率和脈沖重復率數(shù)，但是發(fā)現(xiàn)脈沖激光不能產(chǎn)生沒有缺陷的均勻單軌跡，除了金屬。
微觀SLS中的脈沖波激光還用陶瓷進行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有效，對陶瓷而言，使用Q調(diào)脈沖激光得到的分辨率比CW激光的高，因為脈沖激光不會聚集熱量，盡管激光微燒結(jié)裝置配合Q調(diào)脈沖激光能夠成功燒結(jié)某些，但是在微觀SLM中運用脈沖激光仍然存在局限性。
如表面光潔度、熔池穩(wěn)定性和缺陷，這些局限和傳統(tǒng)SLM中CW激光的廣泛應用可以解釋為，（二）激光光斑，雖然研究者在SLS系統(tǒng)中加入振動滾輪作為粉末涂布機，但是粉末顆粒團聚現(xiàn)象仍然存在，研究者對微觀SLS系統(tǒng)進行了兩項修改：①將干燥粉末。
?、趯㈩w粒分配機制由傳統(tǒng)的刀片/滾輪改為槽模涂布或旋，在改進的裝置中，微觀SLS系統(tǒng)增加了靈活性好的槽模涂布機制，通過精確計量和可控分配，槽模涂布所沉積的涂層厚度在20~150 μm之間，此外，系統(tǒng)配備了使用音圈致動器的精確的納米定位臺來保證精。
然而，該系統(tǒng)只適用于漿料或墨水，因為細小的干燥粉末會受到范德華力產(chǎn)生團聚，Balasubramanian Nagaraja，Zhiheng Hu，Xu Song，Wei Zhai。
Jun Wei.Development of M，2019，5(4):702-720，圖10（a）亞微米粒狀鎢粉末的附聚，（b）具有不規(guī)則形狀的銅納米顆粒（平均粒徑為100，（c）球形銅納米顆粒。
尺寸為40 nm，（a）轉(zhuǎn)載自參考文獻，經(jīng)Emerald Group Publishing，?2007，（b）和（c）轉(zhuǎn)載自參考文獻，經(jīng)Elsevier B.V.許可，?2018，表2在構(gòu)建體積、可實現(xiàn)的層厚度、激光規(guī)格、激光光斑。
第一個微觀SLS商用系統(tǒng)是建立在一項基于激光微燒結(jié)，一家由3D-Micromac AG 和EOS Gm，這家公司專門開發(fā)用于金屬精密加工的微觀SLS系統(tǒng)，從表2可以看出，現(xiàn)有的商用系統(tǒng)的激光光斑直徑大于或等于20 μm，應該注意的是，為了制造精密的部件。
今后我們必須盡可能減小激光光斑尺寸，由于SLM/SLS工藝以逐層的方式構(gòu)建部件，因此有必使層厚度盡可能小，以降低特征分辨率，除EOSINT μ60之外。
其他現(xiàn)有的微觀SLS系統(tǒng)通常產(chǎn)生10~50 μm的，不能用于實現(xiàn)亞微米規(guī)模的微觀特征，盡管人們致力于使用不同的重涂系統(tǒng)，商用體系依然都采用葉片或者滾輪系統(tǒng)，這和宏觀SLM系統(tǒng)類似，減少層厚度的能力與所使用粉末的粒徑相關聯(lián)，傳統(tǒng)的SLM/SLS通常使用直徑為20~50 μm，而微SLS工藝則需要直徑遠小于10 μm的微粒。
（一）現(xiàn)有技術水平，微觀AM（特別是微觀SLM）已經(jīng)應用于多個領域的精，微流體裝置可應用于細胞生物學、生物醫(yī)學科學和臨床診，本文嘗試了直接型AM的微流體裝置，但發(fā)現(xiàn)該方法的生產(chǎn)率遠低于典型的注射成型工藝。
制造微流體裝置的最常用技術是噴射模塑法和熱壓成型，這些技術需要主模具或工具插件把特征復制到基板上，用于微流體的主模具通常由光刻、電鍍和模塑（LIGA，然而，這些技術受到材料和設計的限制。
用電鑄鎳來制造金屬母模也是一種方法，但制造出來的模具硬度不夠，微型模具的強度還需要改進，精密的制造金屬微型模具的AM技術可以提高工具壽命，從而提高生產(chǎn)率。
相同的技術可用于生產(chǎn)高深寬比的微結(jié)構(gòu)，這種微結(jié)構(gòu)越來越多地應用于MEMS，Roy等使用微型SLS工藝來制造電氣互連實體和電介，用于組裝集成電路（IC）組件，兩個柔性基板是通過在預制的跡線上印刷銀電極和銀連接，注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，傳統(tǒng)的SLM/SLS通常使用粒徑為25~50 μm，而微SLS工藝需要直徑遠小于10 μm的顆粒。
微米級和亞微米級粉末已經(jīng)在微SLS系統(tǒng)中進行了測試，但在零件質(zhì)量方面表現(xiàn)出了局限性，Regenfuss等使用0.3 μm的粉末進行激光，以產(chǎn)生圖7所示的特征，F(xiàn)ischer等使用尺寸為3.5 μm的粉末。
但最精細的特征分辨率為約57 μm，為了制造亞微米特征，納米粉末是必要的，然而，納米粉末由于高表面積與體積比而導致過度聚集和氧化，圖10顯示了不規(guī)則形狀和細球形粉末顆粒的聚集。
在納米尺度上，范德華力大于重力，團聚會增加顆粒間的摩擦并降低粉末的流動性，導致不均勻的粉末分層，進一步的效果包括球化效應和孔隙率的增加，? 熱能增加填料密度（預熱/預燒結(jié)），圖12 振動干粉末分配系統(tǒng)的示意圖。
?。╝）使用直流電動機的振動，（b）使用超聲波源振動，（c）使用聲學粉末床AM的多粉末分配系統(tǒng)，（a）經(jīng)日本粉末技術學會許可轉(zhuǎn)載自參考文獻，?1996，（b）經(jīng)Elsevier B.V.許可轉(zhuǎn)載自參考文，?2004。
?。╟）經(jīng)日本粉末技術學會許可轉(zhuǎn)載自參考文獻，?2007，表2 用于微制造技術的商用AM系統(tǒng)標桿，2014年，F(xiàn)ischer等使用EOSINT μ60系統(tǒng)研究微，最小粗糙度和最大特征分辨率分別達到7.3 μm和5，立方結(jié)構(gòu)的SLM的最大相對密度可達99.32%。
盡管所使用的粉末相對較細，粒徑為3.5 μm，但是取得的分辨率無法滿足微部件的尺寸規(guī)格，Abele和Kniepkamp使用輪廓掃描策略進一，沿壁構(gòu)建方向上的最小表面粗糙度達1.69 μm，Kniepkamp等還使用參數(shù)優(yōu)化來制造微觀SLM，頂部表面粗糙度小于1 μm，最近。
Robert和Tien使用微觀SLS制造SS微電極，其垂直和橫向分辨率分別為5 μm和30 μm，增材制造（AM）技術在過去20年中的發(fā)展為金屬制造，因為AM能夠制造出任何形狀復雜的元件，AM將粉末或線材原料以一種逐層的方式整合成最終產(chǎn)品，AM流程首先對所需部件進行3D建模。
然后將其切片成不同的二維（2D）層，隨后沉積原料，并利用一種能源選擇性地增加每一層，據(jù)報道，金屬微SLM/SLS工藝的主要問題是傳統(tǒng)的重涂系統(tǒng)，學界一直認為有必要研發(fā)一種新型粉末重涂機制。
以便均勻散布亞微米級或納米級的粉末，然而，如前所述，納米粉末由于高表面積與體積比并且導致高表面能而易于，在納米尺度下，范德華力大于重力，導致在AM過程的重涂步驟中形成不均勻的粉末層。
為了實現(xiàn)具有良好粉末堆積密度的有效分層，微SLM需要采用以下一種或多種方法：，圖3 SLM工藝參數(shù)總結(jié)，為了發(fā)展微觀SLM技術，SLM系統(tǒng)還需要進一步的修改。
如調(diào)整光學系統(tǒng)，粉末重涂和粉末的分配和成形階段的驅(qū)動，目前限制獲得薄且均勻的粉末層的因素主要是粉末特性和，文獻表明，目前的粉末重涂方法主要是通過刀片或滾輪進行的，并不適合處理細粉末，本文綜述了幾種可能的干粉滴涂方法在粉末床AM系統(tǒng)中，在已經(jīng)實施和測試的AM系統(tǒng)中。
人們采用了振動和靜電的粉末分配方法，靜電技術在涂層循環(huán)時間方面似乎是最有希望的，微觀SLM的有效策略是整合所有子系統(tǒng)：如粉末分配、，并建立一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，圖9 （a）SIMTech開發(fā)的微觀SLM系統(tǒng)，（b）使用微觀SLM制作的各種特征，（c）特征頂面的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，SLM工藝參數(shù)根據(jù)性質(zhì)可大致分為粉末相關、激光相關。
如圖3所示，大多數(shù)粉末相關的工藝參數(shù)，如化學組成、顆粒的尺寸和形狀以及表面形態(tài)，都是實際生產(chǎn)環(huán)境中的不變量，與影響SLM過程的激光系統(tǒng)有關的參數(shù)包括激光類型[，掃描參數(shù)（如掃描策略、圖案間距和掃描速度）顯著影響。
SLM工藝參數(shù)的第三種分類是粉床特性，在大多數(shù)粉床工藝中，粉末是通過耙式機構(gòu)添加到建筑平臺上的，這也被稱為重涂，送粉系統(tǒng)的效率受多個參數(shù)的影響，包括重涂機的類型、重涂的送粉次數(shù)、每次送粉過程中回，重涂層的厚度是控制部件性能的重要工藝參數(shù)之一。
層厚、粒度分布（PSD）和激光參數(shù)影響激光與材料的，從而影響熔池的特性，粉末床重涂取決于粉末的流動性，這同時受到粉末和設備特性的影響，必須首先增加流動性以獲得更好的粉末分布，而粉末在被鋪展后還需要完好無損。
大多數(shù)商業(yè)SLM/SLS系統(tǒng)使用刮刀或滾筒重新涂覆，如表2所述，圖13 靜電干粉分配系統(tǒng)的示意圖，（a）靜電噴涂，（b）基于電子照相的SLM粉末分配，（c）靜電粉末壓實，（d）粉末床AM的靜電粉末分配，（a）經(jīng)中國顆粒學會和中國科學院過程工程研究所許可。
?2016，（b）經(jīng)自由制造實驗室和得克薩斯大學奧斯汀分校許可，?2018，（c）轉(zhuǎn)載自參考文獻，（d）轉(zhuǎn)載自參考文獻，1，目前應用的耙動法，圖6 微觀SLM的特征要求。
應該指出的是，人們對微觀SLM的研究工作相當有限，這與人們對于傳統(tǒng)宏觀SLM領域的熱衷不相符，對于傳統(tǒng)SLM，文獻中已廣泛報道了各種工藝參數(shù)（如圖3所示）對工藝，雖然微觀SLM工藝參數(shù)預計會對工藝結(jié)果產(chǎn)生顯著的影，包括特征分辨率、缺陷、表面光潔度和微觀結(jié)構(gòu)。
但是在文獻中提到微觀SLM參數(shù)研究的不多，Kniepkamp等報道了在316L粉末的微觀SL，隨著激光功率的降低，某些部件特征的尺寸精度增加，F(xiàn)ischer等在一系列掃描速度和激光功率下利用3，并確定了均勻軌道和密集立方體的制程窗口，Abele和Kniepkamp研究了在316L粉末，輪廓掃描策略、激光功率和掃描速度對垂直壁表面粗糙度。
在優(yōu)化的曝光參數(shù)下，輪廓掃描降低了部件的垂直表面粗糙度，盡管做出了這些努力，但在以往對微觀SLM/SLS的研究工作中，未對制造特征的力學性能、微觀結(jié)構(gòu)或殘余應力分布進行。
由于那些工作的重點主要是獲取具有光滑表面的精細致密，因此僅報道了諸如特征分辨率、部件密度和表面光潔度等，通過傳統(tǒng)SLM制造的大多數(shù)部件具有結(jié)構(gòu)應用，其中力學性能和微觀結(jié)構(gòu)因素如晶粒形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)是顯，由于通過微觀SLM制造的部件可能也對力學性能、殘余，因此有必要理解該工藝的基本行為，電子照相術是使用靜電方法的另一種常見應用，其中照相紙用調(diào)色劑顆粒印刷。
在電子照相術中，首先通過高壓電暈對光敏光電導體充電，然后通過光源選擇性地使其表面放電，在光電導體上產(chǎn)生潛像，帶電的調(diào)色劑顆粒沉積在光電導體上，然后將其轉(zhuǎn)移到紙上，基于電子照相技術。
Liew等開發(fā)了一種二次粉末沉積系統(tǒng)，用于使用SLS的多材料制造，在簡單的實驗裝置中，用聚四氟乙烯刮刀分離帶負電荷的碳粉，然后將其沉積在帶正電荷的紙上，Kumar和Zhang開發(fā)了基于電子照相的粉末沉積，如SLM / SLS。
用于粉末床技術，也可用于黏合劑噴射，它們的設置示意圖類似于電子照相過程的示意圖，如圖13（b）所示，將粒徑為5 μm的聚苯乙烯粉末沉積在鋁建筑平臺上并，在該技術中，層厚度由光導帶的速度、單位質(zhì)量的電荷和顯影輥速度等。
Thomas等還為SLM工藝開發(fā)了一種基于電子照相，他們的設置證明了聚合物粉末從充電板到基板的良好轉(zhuǎn)移，這兩項研究都提出了使用電子照相技術的多材料粉末沉積，發(fā)現(xiàn)沉積效率受電勢和充電板與基板之間的距離的影響，盡管在基底上最初形成均勻的單層粉末，但在基于電子照相的沉積中難以控制SLM所需的其他層。
為了在典型的SLM工藝中實現(xiàn)粉末沉積，他們提出了兩種方法，使光電導體與襯底或固化的部分表面之間保持恒定的電勢，②通過電暈裝置進行額外充電，以增加電荷密度，對于微米尺度的SLM，薄粉層的應用是一個關鍵步驟，因為它會極大地影響零件分辨率、表面光潔度、孔隙率、。
Liu等表示，PBD對SLS中的制造部件密度有顯著影響，值得注意的是，目前不存在任何工藝變量可以用來比較不同的粉末分配技，如果存在的話，是通過燒結(jié)或熔化的部件密度進行的，SLM收許多工藝參數(shù)影響。
因此在比較最終結(jié)果時難以分離粉末床特性的影響，本節(jié)詳細介紹了PBD，因為它是影響微尺度粉末床系統(tǒng)的一個重要因素，表5 各種噴砂條件對表面光潔度的影響對比，化學和電化學拋光（ECP）比傳統(tǒng)加工方法更適用于復，Pyka等采用化學蝕刻（CHE）和ECP對鈦合金基，研究發(fā)現(xiàn)CHE主要去除附著粉末顆粒。
ECP則進一步降低了粗糙度，Alrbaey等采用ECP將SLM制造的SS 31，Yang等電解拋光EBM制造的Ti6Al4V樣品，使其表面粗糙度從23 μm減小到6 μm，研究觀察到不同區(qū)域和時間的形狀精度損失和拋光并不一。
除了相關的環(huán)境問題之外，ECP易對材料造成侵蝕，這也會使尺寸精度產(chǎn)生偏差，應用最為廣泛的機制是使用刮刀平整，如圖11（a）所示，刮刀是一小塊金屬或陶瓷，用于將粉末刮過粉末床的表面，由于粉末沒有通過刀片撒布器流化。
因此會將高剪切力施加到先前沉積的層，預計在刀片上施加超聲波振動會降低這些剪切應力，粉末床加工過程中粉末的填充會影響零件密度，然而，沒有標準的方法來表征粉末床的密度，Elliott等設計了一種方法來表征用于黏合劑噴射，首先。
使用CR將粉末沉積在粉末床上，接下來，沿著杯子的輪廓施加黏合劑射流，在腔中留下松散的粉末，印刷后，取出杯子并測量松散粉末的重量。
因為杯子的重量和體積是已知的，故可以計算PBD，Liu等使用了類似的方法，對于SLM，通過熔化方形容器壁來測量PBD，在兩項研究中，發(fā)現(xiàn)PBD在在粉末的表觀密度和振實密度之間，Gu等設計了一種無需黏合劑或沿盤燒結(jié)的計算PBD的。
將直徑為60 mm的SS盤放置在燒結(jié)機的建筑平臺上，分別將三層0.03 mm厚的粉末涂在其上，總高度為0.09 mm，從而可以確定粉末的體積，然后將盤從母板中取出并分別在有和沒有粉末的情況下稱，其差異即是三層粉末的質(zhì)量，使用質(zhì)量和體積計算PBD，從結(jié)果中觀察到粉末流動性（休止角）和PBD之間沒有。
在Zocca等的實驗中，通過在打印機的建筑平臺中沉積50層粉末（每層厚度為，并將質(zhì)量除以獲得的幾何體積來確定粉末床的密度，從傳統(tǒng)SLM按比例縮小到微觀SLM需要考慮某些注意，可以分類為：①設備相關的，②工藝相關的和③后處理因素。
大多數(shù)工藝機制和工藝參數(shù)的影響都可以在不同尺寸的S，精細的光斑尺寸和微粒尺寸自然會減小層厚度和孵化間距，導致工藝周期時間的增加，Regenfuss等的文章提到，當層厚度和粒度降低一個數(shù)量級時，激光微燒結(jié)打印相同組件的加工時間增加了12倍，在微觀尺寸上應用精細光斑。
功率密度將大大提高，因此，通過使用更小的激光功率和（或）更快的掃描，可以提高工藝產(chǎn)量，支撐結(jié)構(gòu)設計是微觀SLM的另一個關注點，因為移除結(jié)構(gòu)很困難，可能會影響零件的尺寸。
同樣，在高深寬比薄壁的情況下，特別是當建筑支撐結(jié)構(gòu)困難時，預熱可能是一個問題，Melvin和Beaman設計了一種篩網(wǎng)進料系統(tǒng)。
用于SLS，與電子照相術不同，篩網(wǎng)供給系統(tǒng)通過去除靜電荷來工作，在篩網(wǎng)進料系統(tǒng)中，通過帶電或研磨的篩子將粉末壓在粉末床上，而通過刮板或輥子進行流平，與輥式進料相比。
在使用篩式進料系統(tǒng)燒結(jié)聚碳酸酯粉末之后，構(gòu)件強度增強了3~4倍，部件密度增加了10％ ~15％，觀察到實驗結(jié)果歸因于PBD的相應增加，這是由從通過篩子的粉末中除去靜電電荷而引起的。
然而，該系統(tǒng)難以實現(xiàn)精確的分層和均勻的涂層厚度，同樣的研究人員開發(fā)了一種基于靜電涂層的SLS粉末重，盡管靜電粉末分層比輥產(chǎn)生更好的分散，但燒結(jié)部分仍具有很大的孔隙率，CNC: computer numerically。
CHE: chemical etching，ECP: electrochemical poli，盡管已有大量文獻對傳統(tǒng)SLM產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)進行了研，但對微觀SLM的研究還沒有類似的報道，最近，人們嘗試通過在諸如EBM和SLM的PBF過程中使用，Al-Bermani報道了在SS的EBM過程中，通過改變聚焦偏移使電子束散焦顯著影響熔池形態(tài)。
Phan等使用鈷（Co）基合金EBM中窄聚焦束的類，致使水平枝晶限制了典型柱狀枝晶的生長，McLouth等研究了IN718 SLM時激光光束，發(fā)現(xiàn)由于更高的功率密度，光斑尺寸越小。
產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)越精細，等軸結(jié)構(gòu)越好，在我們最近對316L粉末單向形成的微觀SLM研究中，由于我們研究的激光光斑尺寸精細，所觀察到的“雙峰”表面的熔池形態(tài)與宏觀SLM中單向，上述關于散焦影響的研究表明激光光斑直徑大小可能在微。
由于微觀SLM中光斑尺寸較小，層厚較小，粉體較細，預計其微觀組織形成與傳統(tǒng)SLM不同，此外。
由于微觀SLM具有細小的光斑尺寸，溫度梯度和凝固速率預計會更大，這可能會導致更快的冷卻速率，從而得到更精細的枝晶，然而，預測微觀SLM的微觀結(jié)構(gòu)很難，因為它取決于許多涉及復雜機制的因素，通過許多研究。
我們已經(jīng)能夠得知利用傳統(tǒng)SLM方法制備的部件的力學，包括它的材料硬度、抗拉力和疲勞性能，但是，文獻中幾乎沒有研究過微觀SLM部件的力學性能，力學性能通常受缺陷、微觀結(jié)構(gòu)、殘余應力和隨后熱處理。
圖4 SLM工藝輸出特性概要，PBF通常用于制造需要良好表面光潔度的小部件，因為PBF比DED顯示出更好的分辨率，PBF通常具有較小的熔體池和層厚度，因此能制造出更好的分辨率和表面光潔度。
PBF工藝涉及利用能源對一層粉末進行選擇性熔化或燒，電子束和激光束是用于PBF過程的兩種主要能源，即依次為電子束熔化（EBM）和選擇性激光熔化（SL，此外，SLM能夠生產(chǎn)具有與傳統(tǒng)制造工藝相似的力學性能的部，編者按，四、微觀選擇性激光熔化，圖8 使用微觀SLM制造的部件。
（a） Ni-Ti微執(zhí)行器，（b）SS 904L微流體系統(tǒng)俯視圖，小圖為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，（a）經(jīng)Elsevier B.V.，? 2010 許可摘自參考文獻，（b）經(jīng)DAAAM International，? 2010許可摘自參考文獻。
Engstrom等發(fā)表了關于納米增材制造（ANM），該技術使用各種材料（包括金屬、聚合物和有機分子）生，Hirt等的研究專注于金屬的微AM技術，分為金屬轉(zhuǎn)移技術和原位合成技術，他們定義了微AM技術的基準特征大小為10 μm，Vaezi等將3D微AM技術分為兩個主要類別，即3D直接寫入和可縮放AM。
如圖1所示，3D直接寫入包括基于油墨的噴嘴分配和氣溶膠噴射技術，如激光化學氣相沉積（LCVD）、聚焦離子束（FIB，盡管直接寫入過程典型地具有適合于納米級制造的高分辨，但是處理過程極其復雜和緩慢。
在可伸縮AM技術范疇內(nèi)，盡管受到材料選擇的限制，微型立體印刷術（MSL）因其高分辨率和可重復性而一，熔融沉積建模（FDM）和目標分層制造（LOM）技術，此外它們在獲得較高的特征分辨率方面也存在局限性。
雖然金屬油墨已被用于噴墨打印，這種方法仍然嚴格限制于非金屬，3D打?。?DP）/黏結(jié)劑噴射打?。˙JP）在多材，但印刷部件的孔隙率通常很高，為了滿足復雜的表面處理的要求，一些新的和不同的技術已經(jīng)應用于復雜的AM組件，Tan和Yeo開發(fā)了一種用于AM部件的新技術——超。
在該方法中，超聲壓力波在液體介質(zhì)中產(chǎn)生的空化泡可去除部分熔融粉，空化氣泡的破裂引起沖擊波，將磨料顆粒傳播到樣品表面，去除材料，接收基IN625的表面粗糙度從6.5~7.5 μm，Wang等采用磨料流加工（AFM）處理SLM部件。
AFM是一種眾所周知的精加工技術，可以強制半固體磨料介質(zhì)穿過表面，在AFM之后，SLM制造的鋁合金的表面光潔度得到顯著改善，表面粗糙度從14 μm降低到0.94μm，磁力研磨拋光（MAF）可以通過作用在磁性研磨劑上的，將SS 316L內(nèi)部通道的表面粗糙度從0.6 μm。
Guo等研究出MAF振動輔助磁性研磨拋光（VAMA，該方法實現(xiàn)了微槽延邊的表面光潔度從2.2 μm降至，激光拋光或激光重熔已經(jīng)成為SLM表面潛在的經(jīng)濟有效，并可以使用與AM相同的激光源，將SLM制造的SS 316L的激光重熔后，在初始粗糙度為12 μm的情況下，Yasa等得到了1.5 μm的最終表面粗糙度并且在，用青銅滲透的激光拋光附加制造的SS AISI 42。
將表面粗糙度（Ra）從7.5~7.8 μm降低到1，Ma等觀察到Ti基合金表面粗糙度從5 μm減小到1，Marimuthu等把SLM制造的Ti6Al4V的，并且沒有形成α殼或熱裂紋，雖然激光拋光AM部件可行，但該方法僅限于平坦表面和外部特征。
此外，表面重熔也會影響表面化學和熱殘余應力，磨料噴砂通常被稱為噴砂，在工業(yè)中廣泛用于表面清潔、雕刻和去毛刺，砂、磨料和堅果殼用作噴射介質(zhì)，由加壓空氣或流體推進，De Wild等使用噴砂來整飾通過SLM制造的多孔，使用金剛砂噴砂后。
植入物的表面粗糙度（Sa）從3.33 μm減小到0，Strickstrock等使用氧化釔四方氧化鋯多晶，Klotz等使用金剛砂和玻璃珠噴砂來拋光SLM制造，初始粗糙度為12.9~4.2 μm，噴砂還用于改善SLM制造的馬氏體時效鋼的美學外觀，Qu等報道。
通過噴砂處理，放電加工（EDM）粗切WC-Co零件的表面粗糙度得，平均表面粗糙度（Ra ）從1.3 μm降至0.7 ，? 裝置中添加了額外的聚焦光學器件以實現(xiàn)1 μm的，此外，裝置還采用一款線性致動系統(tǒng)。
將粉床分辨率提高至幾十納米，表1 用于微觀制造的SLM/SLS技術文獻綜述，中國工程院院刊《Engineering》2019年，系統(tǒng)地回顧了選擇性激光熔化技術在金屬材料上實現(xiàn)微尺，綜合評價了利用選擇性激光熔化和選擇性激光燒結(jié)制造微，詳細闡述了選擇性激光熔化未來的發(fā)展方向，為了從前文討論的可用技術庫中識別出適用于微觀SLM，必須考慮許多因素。
包括制造特征的初始粗糙度、零件尺寸、幾何形狀、最小，微觀SLM組件的尺寸通常為毫米級，而最小特征分辨率卻在幾微米的范圍內(nèi)（表1），表4中列出了用于微觀SLM組件的技術的合格性，盡管整體研磨技術可以獲得良好的表面光潔度。
但可能會在此過程中損害微尺度特征，用計算機數(shù)控技術（CNC）加工微觀SLM零件是可行，但復雜幾何條件下的微加工和刀具路徑控制是難點，特別是，薄壁的精密加工以及內(nèi)部和高深寬比特征的精密加工非常。
CHE和ECP通常要求表面平整，并要沿著邊緣侵蝕材料，這可能會導致微小零件的尺寸誤差較大，磨料噴砂通常用于整飾許多行業(yè)（如牙科和珠寶）的微小，所以可能是一種理想的選擇。
微磨料噴砂是一系列醫(yī)療應用中最常用的表面處理之一，例如用微磨料噴砂可獲得支持骨整合的牙種植體所需的表，Kennedy等在高速鋼（HSS）和涂層碳化物上使，表面粗糙度降低60%，最細的表面R a 為0.4 μm。
激光拋光是另一種合適的選擇，盡管重熔引起的熱應力可能導致部件變形，尤其殘余的熱應力對薄弱部分的沖擊很大，微觀尺度制造過程通常可分為基于MEMS的（或基于光，金屬材料在微部件中的應用取得了顯著的進展，很大程度上是由于它們在力學性能和電氣性能方面的適用，微制造中的金屬的加工處理通常通過基于非光刻的技術來，如機械加工、成形和接合。
傳統(tǒng)的微制造方法具有以下一個或多個限制：難以制造形，圖7 激光微燒結(jié)制造微觀特征，（a）由鎢粉（300 nm）制成的燒結(jié)實驗結(jié)構(gòu)，（b）三個嵌套的空心球，（c）同心環(huán)，（d）多種材料（Cu和Ag）的激光燒結(jié)，（a）和（b）經(jīng)Emerald Group Pub，? 2007許可摘自參考文獻。
?。╞）經(jīng)WILEY-VCH Verlag GmbH，KGaA，? 2007許可摘自參考文獻，（c）經(jīng)Emerald Group Publish，? 2005許可摘自參考文獻，（三）粉末。
五、表面精整處理和混合處理，整體研磨技術諸如振動研磨和滾筒拋光基于部件表面和磨，振動研磨應用于平均粗糙度為17.9 μm的SLM制，得到的最終粗糙度為0.9 μm，然而，振動研磨導致表面產(chǎn)生大量的粗糙凹槽，Boschetto等使用滾筒拋光（通過旋轉(zhuǎn)桶的翻滾。
該技術大幅度降低了SLM試樣的表面粗糙度（48 h，盡管該技術具有良好的表面處理性能和工藝簡單性，但缺點是耗費時間長。
關于高頻微振動輔助激光焊接IN718高溫合金航空發(fā)動機事故“第1殺手”的內(nèi)容就介紹到這里！
