隨著軸類(lèi)零件向大型化發(fā)展，高沉積速率的增材制造（AM）工藝受到越來(lái)越多的關(guān)注。近二十年來(lái)，冷噴涂（CS）、激光輔助冷噴涂（LACS）、傳統(tǒng)激光定向能量沉積（DED-LB）等高效涂層AM制備技術(shù)得到了廣泛的研究和工業(yè)應(yīng)用。DED-LB是一種典型的熔融態(tài)粉末沉積工藝，非常適合采用粉末材料同步進(jìn)料的高性能高價(jià)值部件的涂層制造。然而，它難以制造幾何形狀極其復(fù)雜的零件，且通常小于2 m/min的掃描速度無(wú)法滿(mǎn)足快速制造要求和大型部件的經(jīng)濟(jì)加工要求。超高速DED-LB（EHLDED）主要用于對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)部件施加磨損和腐蝕保護(hù)，例如制動(dòng)盤(pán)或液壓缸的磨損和腐蝕保護(hù)。而對(duì)于非對(duì)稱(chēng)部件，考慮到激光掃描速度的極高移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)高效制造仍面臨許多挑戰(zhàn)。

研究表明，通過(guò)集成制造結(jié)合附加輔助工藝可以顯著提高部件的致密度、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，從而引發(fā)應(yīng)力轉(zhuǎn)變和晶粒細(xì)化。但這些輔助技術(shù)需要額外的設(shè)備和集成系統(tǒng)，難以與EHLDED工藝耦合。激光重熔（LR）是一種傳統(tǒng)的加工方法，通過(guò)二次激光掃描可以改善制備沉積物的表面粗糙度和微觀結(jié)構(gòu)。LR通常用于激光增材制造部件的后處理，以降低表面粗糙度、提高晶粒細(xì)化效果，并提高柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變的概率，形成空間異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，在傳統(tǒng)的DED中引入LR會(huì)導(dǎo)致細(xì)化程度有限，原因是光斑直徑相對(duì)較大，會(huì)部分破壞柱狀晶體的連續(xù)性，使得在層間實(shí)現(xiàn)層狀粗/細(xì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)變得具有挑戰(zhàn)性。

超高速激光重熔（EHLR）已被提出用于改善孔隙率、微觀組織和力學(xué)性能。EHLR可以消除元素偏析，平整表面并促進(jìn)晶粒細(xì)化以解決微觀組織不均勻性問(wèn)題。一方面，該一體化工藝有望消除層間冶金缺陷，另一方面不會(huì)影響EHLDED的極高沉積效率。但EHLR影響微觀組織特征演變的本質(zhì)機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，有必要闡明EHLR處理對(duì)微觀組織改性和力學(xué)性能改善的影響。

江蘇大學(xué)魯金忠教授、羅開(kāi)玉教授團(tuán)隊(duì)研究開(kāi)發(fā)了一種新型超高速激光定向能量沉積與超高速激光重熔相結(jié)合的集成超高速增材制造技術(shù)（EHLDED-EHLR）。顯著提高了晶粒細(xì)化和柱狀至等軸狀的轉(zhuǎn)變，并有助于形成明顯的空間異質(zhì)結(jié)構(gòu)。對(duì)EHLDED和EHLR工藝進(jìn)行了溫度場(chǎng)和凝固過(guò)程的聯(lián)合模擬分析，研究了熔池動(dòng)力學(xué)和微觀組織演變的差異。

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