热点综述｜定向能量沉积过程的增材/减材复合制造

因此，本文综述了金属基材料在定向能量沉积和复合制造工艺中的主要研究进展。综述中讨论了DED与ASHM相比的独特研究以及新技术，目的是展示定向能量沉积工艺中定向能量沉积和增材/减材复合制造在不同应用中的优缺点。

（2）提供了关于DED和ASHM在微观结构特征、成本效益、工艺参数和技术方面差异的见解，讨论这两个过程的主要特性及其对质量的影响。

（1）着重于对DED工艺的全面回顾，包含对DED工艺的基本原理、线材制造工艺和激光直接金属沉积技术的详细介绍。然后，对DED过程中不同工艺及其优点与应用进行了更详细的讨论。

DED工艺日益改进，在不同领域更容易、更快地制造新的金属组件。该技术能够打印不同的产品，材料的精度、质量和均匀性都较好。打印不同尺寸的高度复杂特征的能力是DED过程的关键。快速凝固、定向冷却和相变是影响DED过程中金属微观结构的主要因素。流量、机器进料速率和激光功率是影响构建复杂几何产物的表面质量和力学性能的关键参数。

图3 不同参数的17-4PH样品的显微结构

力学性能的各向异性是一个值得分析的问题。晶粒形态、晶体结构、无聚变缺陷、相变、非均相再结晶是影响DED过程各向异性的主要因素。当DED产品的结构大致均匀时，其构建取向的晶粒伸长率较高。当晶粒结构的各向异性对应于颗粒分布较差时，拉伸下的刚度、强度和延性均降低。然而，后续加工如机械加工和热等静压技术，可以用来减少产品的各向异性。

图4  DED过程中的缺陷

对DED和ASHM进行了比较，具体包含了机械加工后的工艺参数和表面质量、力学性能和微观结构和成本和时间等方面。ASHM比DED工艺具有灵活性高、成本低、零件可靠性和节能的主要优点。最后讨论了增材制造和增材/减材复合制造在金属零件生产中的优缺点，并总结了这些技术面临的挑战和差距。例如，与粉末材料接触的切削液可能具有爆炸性。ASHM制备的产品的表面光滑度仍需要进一步改善。在ASHM中，切割液与粉末材料的混合物由于其对加热的影响，导致切割条件的改变。这意味着流体使加热区域变冷，并影响加工参数。此外，在软件和硬件集成中，如实时控制和云制造等，仍需要进一步的研究，以获得更好和更准确的结果。控制残余应力也应进行研究，以实现微观结构特征的高完整性。除此之外，机械加工过程中还存在刀具支架平衡、刀具过度磨损、表面质量划伤等缺陷。

 图5  DED工艺与(a)车削、(b)多轴铣削、(c)集成铣削系统和(d)分离的多轴铣削系统的结合；(e)轴承部件混合DED工艺的工艺链；(f)混合DED系统生产产品示例。