本书较全面地介绍了典型钛合金电子束熔丝沉积成形不同工艺条件下的组织特征和力学性能，重点介绍了作者及其科研团队围绕典型钛合金电子束熔丝沉积成形所取得的研究成果，提供了典型钛合金多种堆积和热处理工艺下的显微组织(包括典型缺陷)图谱和关键力学性能数据。本书是目前国内外电子束熔丝沉积技术领域覆盖面最广、信息量最大、时效性最强的学术专著，对本领域的研究人员和用户具有重要的参考价值。

本书可供从事增材制造(3D打印)的广大科研院校师生和科技人员研究参考。

总 序

Foreword

一代装备，一代技术。在航空航天领域，复杂零部件制造面临着诸多挑战。减材或等材制造受工艺装备能力的束缚，产品设计优化空间较小、制造不易，特别是机械加工的材料利用率低，制造周期长、成本高，导致航空航天构件设计与制造出现技术瓶颈。应运而生的增材制造是最具代表性的变革性制造技术之一，为突破传统制造技术瓶颈带来新的希望。

增材制造是基于三维模型数据，采用逐层离散与堆积的方式，将材料逐层堆积并结合在一起，最终形成三维实体的制造技术。通过计算机控制，逐层精准堆积，以此构建出复杂的三维结构。增材制造技术可赋予航空航天产品更大的设计空间，激发更多的设计灵感，开启航空航天制造的新纪元。此外，利用增材制造的工艺优势，还可助力研制耐高温、高强韧、耐腐蚀等各具特点的新型金属材料。目前，在航空航天领域，以激光和电子束为热源的增材制造技术体现出明显优势，例如成形快、精度高、机加少、分区成形、随形退火、梯度成形等，可满足航空航天零部件从精密小型传感器到大型复杂结构件的各种制造需求。

基于增材制造技术的显著优势，其在国内航空航天领域的应用日益广泛，收益越发明显。从初期简单的次承力件应用起步，到大型复杂整体构件关键技术突破，再到目前新概念结构件的创新发展，实现了增材制造技术的规模化应用，取得了显著的型号效应、经济效益和社会效益。

《航空航天增材制造技术与应用丛书》的出版恰逢其时。这是一套为航空航天从业者、研究者打造的宝贵知识宝库。

书中既有增材制造基础理论的系统梳理，又囊括了前沿技术在航空航天各细分领域的应用案例，从材料选择、工艺参数优化到质量检测与控制，深入浅出，条理清晰。它有助于航空航天企业工程师快速掌握增材制造技术精髓，推动其在实际生产中的落地，加速产品迭代升级。对于高校师生和科研人员，丛书是开启科研思路、探索创新应用的钥匙，激发更多原创性成果。同时，它对于行业标准制定、质量管控体系的完善也有重要参考价值，为航空航天增材制造产业的规范化、高质量发展提供帮助。

我衷心期待这套丛书能发挥更广泛的作用，助力航空航天领域持续创新发展，让我国增材制造技术持续领航，书写更加壮丽的篇章。

王向明，中国工程院院士。

目录

第 1 章 电子束熔丝沉积成形技术简介

1.1 技术概念

1.2 技术特点和优势

1.3 国外电子束熔丝沉积成形技术发展概况

1.3.1 电子束熔丝沉积成形材料组织及性能的发展

1.3.2 电子束熔丝沉积成形热源特性、熔池行为及成形质量控制的发展

1.3.3 电子束熔丝沉积成形结构应力及变形控制的发展

1.4 国内电子束熔丝沉积成形技术的研究现状

1.4.1 对电子束熔丝沉积成形材料组织和性能的研究

1.4.2 对电子束熔丝沉积成形缺陷的研究

1.4.3 对电子束熔丝沉积成形热源特性、熔池行为及应力分布的研究

参考文献

第 2 章 电子束熔丝沉积成形 TC4 合金组织图谱及力学性能

2.1 单道多层堆积不同阶段 TC4 合金的显微组织

2.1.1 宏观组织特征

2.1.2 底部基材 (包括热影响区) 显微组织特征

2.1.3 中部层带组织区及层带线显微组织特征

2.1.4 均匀组织区及熔凝线显微组织特征

2.1.5 单道多层热处理态的组织特征

2.2 多层多道堆积 TC4 合金的组织特征

2.2.1 堆积态组织特征

2.2.2 热等静压态组织特征

2.2.3 热处理态显微组织特征

2.3 电子束熔丝沉积成形 TC4 合金的典型力学性能

2.3.1 沉积态 TC4 合金拉伸性能

2.3.2 热等静压态 TC4 合金拉伸性能

2.3.3 热处理态 TC4 合金力学性能

第 3 章 电子束熔丝沉积成形 TC18 合金组织图谱及力学性能

3.1 电子束熔丝沉积成形 TC18 合金不同热处理态的显微组织和力学性能

3.1.1 基础工艺实验

3.1.2 典型构件的组织特征和力学性能 双丝堆积短梁

3.1.3 典型构件的组织特征和力学性能 单丝堆积短梁

3.1.4 典型构件的组织特征和力学性能 滑轨

3.2 柱状晶界面调控

3.2.1 TC18+Er 合金宏观组织特征

3.2.2 TC18+Er 合金显微组织特征

3.2.3 TC18+Er 合金拉伸性能

3.2.4 TC18+Er 合金典型断口形貌

第 4 章 基于电子束熔丝沉积成形技术的混合制造 TC4 合金组织图谱及力学性能

4.1 混合制造 TC4 合金原始态宏观与显微组织

4.1.1 原始态宏观组织特征

4.1.2 原始态基材区组织特征

4.1.3 原始态热影响区组织特征

4.1.4 原始态界面结合区组织特征

4.1.5 原始态熔丝成形区组织特征

4.2 混合制造 TC4 合金热处理态宏观与显微组织

4.2.1 热处理态宏观组织特征

4.2.2 热处理态基材区组织特征

4.2.3 热处理态热影响区组织特征

4.2.4 热处理态界面结合区组织特征

4.2.5 热处理态熔丝成形区组织特征

4.3 混合制造 TC4 合金基础力学性能

4.3.1 混合制造 TC4 合金拉伸性能

4.3.2 混合制造 TC4 合金冲击性能

4.3.3 混合制造 TC4 合金光滑试样的应力疲劳

4.3.4 混合制造 TC4 合金平面应变断裂韧度

4.4 混合制造 TC4 合金短梁力学性能

4.4.1 混合制造 TC4 合金短梁静力学性能

4.4.2 混合制造 TC4 合金短梁疲劳性能

第 5 章 电子束熔丝沉积成形 TC4 合金的缺陷及变形特征

5.1 电子束熔丝沉积成形 TC4 合金的典型缺陷

5.1.1 气孔缺陷

5.1.2 富铝夹杂

5.2 电子束熔丝沉积成形 TC4 合金的变形损伤特征