前言

Preface

本书系统阐述了以定向能量沉积为代表的金属增材制造及其激光表面工程技术在航空航天、医疗植入、汽车轻量化等领域的创新应用。全书聚焦高能束与金属相互作用机理、专用金属材料制备原理，以及激光表面处理技术（如光整抛光与功能微结构制造）等核心内容，旨在为科研人员与工程师提供一套从基础理论到工程应用的系统参考。

本书第 1 章、第 2 章综述金属激光增材制造的研究进展，解析熔池动态行为，揭示粉末在激光作用下的物理－化学－冶金机制，探讨组织调控与性能优化路径，并阐述热处理工艺设计与无损检测在质量控制中的应用。第 3 章呈现了国内外团队在钛合金、镍基高温合金、铝合金及钢等高性能金属构件显微组织与力学性能调控方面的研究成果，尤其以北京航空航天大学研究团队为代表。第 4 章介绍金属增材激光抛光新技术，分析其对表面形貌与材料性能的影响机理，并阐述抗结冰、减阻、减反等功能表面的激光加工方法与研究进展。第 5 章展望激光增材与精密加工的未来发展，指出如何借助人工智能技术，实现 ;结构设计 ?合金组分 ?模型构建 ?方法选择 ?路径规划 ?工艺参数 ?质量监测 全流程的智能化，大幅缩短产品研发周期、提升产品综合性能，助力增材制造成为中国制造 2025 的核心驱动力。

本书凝聚了作者团队的专业智慧。汤海波、管迎春、程序负责全书的整体架构设计、核心学术思想的把握以及最终统稿。各章节内容则由在该特定研究方向上有深厚积累的其他团队成员分别执笔，确保了内容的深度与专业性。我们谨向所有支持本书出版的单位与个人致以诚挚谢意。特别要感谢国防工业出版社编辑团队的辛勤付出与专业支持。由于水平所限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者不吝指正。

作者

2025 年 10 月

本书聚焦高能束与金属作用机理、专用材料增材冶金制备及激光表面处理等核心内容，系统阐述了以定向能量沉积为代表的金属增材制造及其激光表面工程技术。全书依次探讨了增材制造微区熔池行为与组织性能调控、热处理与无损检测技术；展示了增材制造钛合金、高温合金等高性能构件在组织与力学性能方面的研究成果；介绍了激光抛光新技术及其对表面形貌与性能的影响，阐述了抗结冰、减阻等功能表面的激光制备方法；最后，展望了融合人工智能的全流程智能化发展方向，为科研与工程人员提供从理论到实践的系统参考。

本书可供增材制造、激光加工及表面工程领域的科研人员、工程师参考，也可作为高等学校相关专业教学用书。

目录

Contents

第 1 章 绪论

1.1 引言

1.2 金属激光增材制造技术简介

1.3 金属材料典型激光精密加工技术概述

1.4 金属激光增材制造及典型激光精密加工技术的发展

1.4.1 金属激光增材制造技术的发展

1.4.2 金属激光增材制造和典型激光精密加工技术的发展

参考文献

第 2 章 激光增材制造技术及应用

2.1 引言

2.2 金属激光增材制造技术

2.2.1 激光与粉末的交互作用

2.2.2 粉末运动行为研究

2.2.3 细观熔池缺陷研究

2.2.4 应力控制及变形开裂研究

2.2.5 显微组织形成及其演化研究

2.2.6 提升增材制造构件性能的措施

2.3 增材制造金属材料研究

2.4 增材制造构件热处理技术研究

2.5 增材制造构件缺陷检测技术研究

2.6 激光增材制造应用及发展

2.6.1 航空航天领域的应用

2.6.2 医疗领域的应用

2.6.3 汽车制造中的轻量化应用

参考文献

第 3 章 高性能金属激光定向能量沉积组织及性能调控技术

3.1 引言

3.2 钛及钛合金激光增材制造组织及性能调控技术

3.3 镍基合金激光增材制造组织及性能调控技术

3.4 铝基合金激光增材制造组织及性能调控技术

3.5 钢激光增材制造组织及性能调控技术

参考文献

第 4 章 金属材料典型激光精密加工技术

4.1 引言

4.2 典型激光精密加工技术研究现状

4.2.1 激光光整金属表面

4.2.2 超快激光微纳加工

4.3 激光光整物理机制与材料性能优化

4.3.1 激光光整过程熔池动力学与表面形貌演化规律

4.3.2 金属增材构件激光光整多物理场耦合机理与智能优化方法

4.3.3 钛基合金表面激光光整显微组织演变规律及力学性能

4.3.4 镍基合金表面激光光整显微组织演变规律及力学性能

4.4 超快激光微纳加工机理与功能表面制备

4.4.1 超快激光与金属结构材料作用机制

4.4.2 超快激光微纳加工制备功能表面

4.4.3 超快激光微纳加工表面显微组织结构演变规律及表面综合性能

4.5 激光精密加工金属材料应用现状与发展趋势

参考文献

第 5 章 激光增材制造与激光精密加工技术的智能制造发展展望

5.1 引言

5.2 增材制造技术未来发展

5.3 激光精密加工未来发展

参考文献