增材制造中的超快激光加工技术研究进展

李延峰,刘德飘,冯英豪,李沐霖,陶泽,刘鑫宇,陈广辉,张向宇( 北京理工大学机械与车辆学院,激光微纳制造研究所)
摘要:超快激光以其独特的精密加工能力,在增材制造技术中发挥着日益关键的作用,其应用涵盖了直接制造、复合工艺与后处理等多个环节。聚焦于超快激光在增材制造领域的技术体系,首先高度概括了超快激光直接增材制造、超快激光复合/协同增材制造以及增材制造构件的超快激光预/后处理三大主体技术类别;接着系统梳理了各技术分支的主要工艺原理与技术特征,并在此基础上重点阐述了该技术在调控构件微观组织、提升成形精度与改善综合性能等方面的研究现状;最后总结分析了超快激光增材制造技术的优势与面临的挑战,并对其未来发展前景进行了展望。
关键词:超快激光;增材制造;复合制造;激光后处理

目录介绍

1 超快激光增材制造基本物理过程

1)光子-电子相互作用阶段(0~100fs)

2)电子-声子耦合阶段(100 fs~1ps)

3)等离子体喷发与相变阶段(1~10ps)

4)晶格热传递与热弛豫阶段(10 ps~1ns)

2 超快激光直接增材制造技术

2.1 不同材料的超快激光增材制造技术

2.1.1 高反射、高熔点金属

2.1.2 难熔合金材料

2.1.3 难熔非金属材料

2.2 超快激光双光子聚合增材制造技术

2.3 超快激光激发诱导化学键增材制造技术

3 超快激光复合/协同制造技术

3.1 超快激光-电化学沉积复合增材制造工艺

3.2 超快激光-光聚合协同增材制造工艺

3.3 超快激光-连续激光协同增减材制造工艺

3.4 超快激光-连续激光协同增等材制造工艺

3.5 超快激光-连续激光协同焊接制造工艺

4 超快激光预/后处理技术

4.1 超快激光表面预处理制造工艺

4.2 超快激光冲击强化后处理制造工艺

4.3 超快激光表面抛光后处理制造工艺

5 结语


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