总序Foreword

一代装备，一代技术。在航空航天领域，复杂零部件制造面临着诸多挑战。减材或等材制造受工艺装备能力的束缚，产品设计优化空间较小、制造不易，特别是机械加工的材料利用率低，制造周期长、成本高，导致航空航天构件设计与制造出现技术瓶颈。应运而生的增材制造是最具代表性的变革性制造技术之一，为突破传统制造技术瓶颈带来新的希望。

增材制造是基于三维模型数据，采用逐层离散与堆积的方式，将材料逐层堆积并结合在一起，最终形成三维实体的制造技术。通过计算机控制，逐层精准堆积，以此构建出复杂的三维结构。增材制造技术可赋予航空航天产品更大的设计空间，激发更多的设计灵感，开启航空航天制造的新纪元。此外，利用增材制造的工艺优势，还可助力研制耐高温、高强韧、耐腐蚀等各具特点的新型金属材料。目前，在航空航天领域，以激光和电子束为热源的增材制造技术体现出明显优势，例如成形快、精度高、机加少、分区成形、随形退火、梯度成形等，可满足航空航天零部件从精密小型传感器到大型复杂结构件的各种制造需求。

基于增材制造技术的显著优势，其在国内航空航天领域的应用日益广泛，收益越发明显。从初期简单的次承力件应用起步，到大型复杂整体构件关键技术突破，再到目前新概念结构件的创新发展，实现了增材制造技术的规模化应用，取得了显著的型号效应、经济效益和社会效益。

《航空航天增材制造技术与应用丛书》的出版恰逢其时。这是一套为航空航天从业者、研究者打造的宝贵知识宝库。书中既有增材制造基础理论的系统梳理，又囊括了前沿技术在航空航天各细分领域的应用案例，从材料选择、工艺参数优化到质量检测与控制，深入浅出，条理清晰。它有助于航空航天企业工程师快速掌握增材制造技术精髓，推动其在实际生产中的落地，加速产品迭代升级。对于高校师生和科研人员，丛书是开启科研思路、探索创新应用的钥匙，激发更多原创性成果。同时，它对于行业标准制定、质量管控体系的完善也有重要参考价值，为航空航天增材制造产业的规范化、高质量发展提供帮助。

我衷心期待这套丛书能发挥更广泛的作用，助力航空航天领域持续创新发展，让我国增材制造技术持续领航，书写更加壮丽的篇章。

作者

本书介绍了作者及团队多年来针对选区激光熔融 (SLM) 技术的研究成果，从 SLM 技术的基本知识、航空航天发动机的分类与结构特点、SLM 典型材料、SLM 典型工艺、SLM 产品质量控制、基于 SLM 技术的产线建设和 SLM 技术的展望出发，系统介绍了 SLM 技术在航空航天发动机制造中的应用情况。

本书可供高等院校增材制造、航空航天等相关专业师生，以及从事精密制造、航空装备研发的科研与工程技术人员阅读参考。

目录

Contents

第 1 章 绪论

1.1 SLM 技术的原理、特点及设备组成

1.1.1 SLM 技术的原理

1.1.2 SLM 技术的特点

1.1.3 SLM 设备的组成

1.2 SLM 技术的发展进程

1.3 SLM 技术的政策发展

1.4 SLM 技术在航空航天制造领域的应用与发展

参考文献

第 2 章 航空航天发动机的分类与结构特点

2.1 航空航天发动机的分类

2.1.1 吸气式发动机

2.1.2 火箭发动机

2.1.3 组合发动机

2.2 航空航天发动机的工作环境

2.3 核心部件对材料的要求

2.4 核心部件对 SLM 制造的要求

参考文献

第 3 章 SLM 中的典型合金及制造技术

3.1 典型高温合金

3.1.1 GH3536

3.1.2 GH3230

3.1.3 GH4169

3.1.4 GH5188

3.1.5 Inconel 738LC

3.2 典型钛合金

3.2.1 TC4

3.2.2 TA15

3.3 典型不锈钢

3.3.1 316L

3.3.2 17_4PH

3.4 典型铝合金

3.4.1 7075 铝合金

3.4.2 AlSi10Mg

3.5 材料发展趋势

3.5.1 耐高温材料

3.5.2 轻量化材料

3.5.3 长周期使用材料

参考文献

第 4 章 SLM 技术的工艺特征与生产流程

4.1 SLM 技术的设计约束

4.1.1 最大成形尺寸

4.1.2 最小特征尺寸

4.1.3 表面质量

4.1.4 悬空结构质量

4.1.5 其他结构特征约束

4.1.6 材料特性约束

4.2 模拟仿真

4.2.1 熔池动力学模拟

4.2.2 热 / 动力学计算

4.2.3 构件应力应变仿真

4.3 典型支撑方案

4.3.1 支撑结构设计原则

4.3.2 成形与导热类支撑

4.3.3 控形类支撑

4.4 后处理

4.4.1 热等静压

4.4.2 热处理

4.4.3 表面处理

4.5 典型 SLM 产品制造流程

4.5.1 模型优化

4.5.2 变形分析

4.5.3 模型处理

4.5.4 激光成形

4.5.5 清粉

4.5.6 线切割

4.5.7 去除支撑

4.5.8 表面处理

4.5.9 射线检测

4.5.10 热等静压与热处理

4.5.11 喷砂

4.5.12 荧光检验

4.5.13 缺陷修复

4.5.14 其他后续加工

参考文献

第 5 章 SLM 产品的质量控制

5.1 SLM 产品的常见缺陷

5.1.1 裂纹

5.1.2 未熔合

5.1.3 多余物

5.1.4 其他缺陷或质量问题

5.2 质量检测手段与标准

5.2.1 常用质量检测手段

5.2.2 质量标准体系

5.3 质量控制方法

5.3.1 人员

5.3.2 设备

5.3.3 材料

5.3.4 方法

5.3.5 环境

5.3.6 测试

5.4 质量控制的发展方向

第 6 章 基于 SLM 技术的产线建设

6.1 SLM 产线的特点

6.2 SLM 产线的发展现状

6.2.1 面向产线建设的 SLM 设备发展现状

6.2.2 面向产线建设的后处理设备发展现状

6.2.3 面向产线建设的生产管理系统发展现状

6.3 SLM 产线发展趋势

参考文献

第 7 章 SLM 技术展望

7.1 人工智能技术的应用

7.2 SLM 技术与设备的发展

7.3 面向成本控制的 SLM 技术产业化策略

参考文献