功能梯度材料增材制造技术的研究进展及展望

摘要

功能梯度材料(FGM)是一种非均质工程材料,在定制区域内具有空间渐变的组分、孔隙或微结构。FGM在生物医学工程、核工业、航空航天、半导体光电、国防军工等领域都有着广泛的应用。随着功能梯度材料的广泛应用,制备周期长、工序复杂的传统制造技术越来越难以满足可定制、形状复杂的功能梯度材料的快速制备要求,需要一种更柔性、更高效的制造技术来促进功能梯度材料的发展。增材制造(AM)技术是一种革新的材料成型技术,利用计算机辅助设计(CAD)能快速地将材料层层叠加成型,制备零件或原型。增材制造技术与功能梯度材料的结合有广阔的发展前景,尤其是能更柔性、更高效地制备形状复杂的零部件。在概述功能梯度材料的梯度类型及传统制造方法的基础上,本文综述了国内外不同增材制造技术制备功能梯度材料的研究进展,主要包括增材制造技术的基本原理、工艺特点和功能梯度材料的性能及应用范围,并针对前处理工艺中的零件成型方向和轨迹规划进行了论述,最后,总结了已存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。