本发明提供一种基于集成化计算理论的增材制造硬质合金硬度预测方法，能够精确预测增材制造硬质合金的硬度。为解决增材制造硬质合金缺陷多发、零件复杂、硬度测试条件难以满足国标要求的问题。本发明步骤为：首先，基于多尺度表征分析技术的增材制造硬质合金建模关键参数的提取；根据提取出的数据，结合第一性原理计算结合有限元仿真软件分别对纳米以及微米尺度下进行建模，并通过弹性模量及泊松比确定增材制造硬质合金的RVE单元；根据工业CT测得的内部缺陷比例，利用Python语言完成缺陷添加；最后搭建硬度预测模型，并利用压痕功法对仿真数据进行后处理，得到增材制造硬质合金的预测硬度。本发明属于机械工程领域。

1.一种基于集成化计算理论的增材制造硬质合金硬度预测方法，其特征在于，所述基于集成化计算理论的增材制造硬质合金硬度预测方法包括以下步骤：步骤一：基于多尺度表征分析技术的增材制造硬质合金建模关键参数的提取；步骤二：建立基于集成化计算理论的增材制造硬质合金模型；步骤三：增材制造硬质合金缺陷添加方法；步骤四：搭建硬度预测模型；步骤五：仿真数据处理方法。

本申请涉及一种铝合金增材制造装置及方法，其中，铝合金增材制造装置包括能量发生装置、填料装置、旋转主轴、摩擦成形装置以及夹持机构；旋转主轴和填料装置安装在夹持机构上，旋转主轴沿加工方向位于填料装置的后方；填料装置用于放入铝合金填充材料，能量发生装置与填料装置连接，用于使铝合金填充材料熔化沉积至基体材料；摩擦成形装置通过旋转主轴带动，用于对熔化沉积后的铝合金填充材料施加轴向锻压力和剪切力，使铝合金填充材料发生塑性变形，产生动态再结晶，并按设定的形状成形，实现铝合金材料的增材制造。本申请能够实现铝合金增材制造的性能控制，同时工艺和设备简单，避免了常规基于熔覆的增材制造技术和固相增材制造技术的局限性。

1.一种铝合金增材制造装置，其特征在于，包括能量发生装置、填料装置、旋转主轴、摩擦成形装置以及夹持机构；所述旋转主轴和所述填料装置安装在所述夹持机构上，所述旋转主轴沿加工方向位于所述填料装置的后方；所述填料装置用于放入铝合金填充材料，所述能量发生装置与所述填料装置连接，用于使铝合金填充材料熔化沉积至基体材料；所述摩擦成形装置通过所述旋转主轴带动，用于对熔化沉积后的铝合金填充材料施加轴向锻压力和剪切力，使铝合金填充材料发生塑性变形，产生动态再结晶，并按设定的形状成形，实现铝合金材料的增材制造。

一种电弧增材制作铝镁钪合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①以铝镁钪合金为丝材，采用电弧增材制造方法制备沉积层，在每个沉积层上施加一道层间轧制工艺，得到堆积体；②堆积体进行时效处理，时效温度300～400℃，时效时间0.5～2h。在电弧增材制造基础上，实施了层间轧制工艺，制备出各向同性，且具有高强高韧性的铝镁钪合金，并优化了热处理工艺，为电弧增材制造领域向高强高韧性方向发展奠定了基础。

1.一种电弧增材制作铝镁钪合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①以铝镁钪合金为丝材，采用电弧增材制造方法制备沉积层，在每个沉积层上施加一道层间轧制工艺，得到堆积体，轧制载荷的范围为20～50KN，轧辊的移动速度为500～700mm/min，沉积层冷却20～90s后进行层间轧制；②堆积体进行时效处理，时效温度300～400℃，时效时间0.5～2h。

本发明公开一种高熔敷等离子?熔化极复合增材调控装置及方法。该装置包括一体式测距等离子?熔化极复合焊枪、送丝位置调整模块。增材过程中采用熔化极+辅助送丝装置位前，等离子+辅助送丝位后的方式，内部增材道高度检测模块在增材过程中实时检测熔化极焊道高度，由数据处理模块进行计算，通过内部送丝模块与辅助送丝调控模块对等离子端送丝速度进行实时调节。本发明采用内部送丝模块，提高增材过程中熔敷率，减小焊枪整体体积，提高焊枪可达性与增材过程中气氛保护效果，同时通过对增材过程中熔化极焊道高度的实时检测与对辅助送丝速度的实时调控，实现等层高高质量的增材制造。

1.一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：该装置包括一体式测距等离子-熔化极复合焊枪、送丝位置调整模块；所述一体式测距等离子-熔化极复合焊枪包括等离子焊枪(7)、等离子电弧内部送丝模块(9)、内部增材道高度检测模块(6)、熔化极电弧内部送丝模块(10)、熔化极焊枪(13)，依次并列安装与保护气罩(14)内部，内部增材道高度检测模块通过固定螺栓(5)与复合焊枪连接，位于焊枪内部等离子焊枪与熔化极焊枪中间位置；所述等离子电弧内部送丝模块由复合焊枪内置送丝管(9)进行送丝，将丝材Ⅰ(8)配合等离子电弧熔化，熔化极电弧内部送丝模块由复合焊枪内置送丝管(10)进行送丝将丝材Ⅱ(11)配合熔化极丝材(12)熔化；所述送丝位置调整模块包含熔化极电弧内部送丝和等离子电弧内部送丝两个部分，分别为螺栓Ⅰ(1)、齿轮Ⅰ(2)连接等离子电弧内部送丝模块与复合焊枪，螺栓Ⅱ(4)、齿轮Ⅱ(3)连接熔化极电弧内部送丝模块与复合焊枪，等离子内部送丝模块送丝管(9)、熔化极内部送丝模块送丝管(10)上齿条与齿轮啮合，通过齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ转动对内部送丝管高度进行调节，通过旋转螺栓Ⅰ、螺栓Ⅱ使内部送丝管倾斜对角度进行调节。

本发明公开一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材及制备方法，该合金丝材包括：锰Mn：0.3～0.5％，铜Cu：5.3～5.8％，钛Ti：0.15～0.35％，硼B：0.0005～0.006％，钒V：0.05～0.3％，锆Zr：0.05～0.2％，镉Cd：0～0.4％，碳化硅SiC：0.1～0.4％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。具有磁性的具有磁性的本发明所述的丝材组织均匀、强度适中，通过电弧熔丝增材制造工艺成型的堆积体具备良好的强度、韧性等力学性能，耐热性大幅度提高。

1.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3～0.5％，铜Cu：5.3～5.8％，钛Ti：0.15～0.35％，硼B：0.0005～0.006％，钒V：0.05～0.3％，锆Zr：0.05～0.2％，镉Cd：0～0.3％，碳化硅SiC：0.1～0.4％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。

本发明公开了一种面向激光增材制造热历史数据库建立及筛选的方法，包括步骤：一、确定待激光增材制造合金试样成分；二、构建待激光增材制造合金试样成分的激光原位热循环试样热历史数据库；三、制备对应激光作用工艺方案下的激光原位热循环试样；四、对不同热历史条件对应的激光原位热循环试样进行显微组织表征和性能测试；五、训练BP神经网络模型；六、待激光增材制造合金试样热历史数据组筛选。本发明以待激光增材制造合金试样成分、显微组织特征、硬度和弹性模量性能作为BP神经网络模型的输入，以对应的激光作用工艺方案及其热历史曲线作为BP神经网络模型的输出，可筛选出对应的热历史曲线，指导实际增材制造工艺参数的快速设计。

1.一种面向激光增材制造热历史数据库建立及筛选的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定待激光增材制造合金试样成分；步骤二、构建待激光增材制造合金试样成分的激光原位热循环试样热历史数据库，具体过程为：步骤201、采用计算机利用有限元计算软件建立激光原位热循环试样成分粉末床几何模型；步骤202、计算步骤201中激光原位热循环试样的热物性参数，并将热物性参数赋予待激光增材制造合金成分粉末床几何模型；步骤203、赋予激光原位热循环试样粉末床几何模型边界条件、初始温度以及对激光的吸收率；步骤204、设置多组不同激光作用工艺方案，所述激光作用工艺方案包括激光功率P、激光作用时间t和激光作用间隔时间T；步骤205、利用有限元计算软件进行网格划分，获得不同激光作用工艺方案下的热历史曲线，构建步骤201激光原位热循环试样的热历史数据库，所述热历史数据库包括多组热历史数据组，所述热历史数据组包括热历史曲线和对应的激光作用工艺方案；步骤三、制备对应激光作用工艺方案下的激光原位热循环试样，其中，任一激光作用工艺方案下的激光原位热循环试样的制备具体过程为：按照对应的激光作用工艺方案下的激光功率P、激光作用时间t和激光作用间隔时间T，得到不同热历史条件对应的激光原位热循环试样；步骤四、对不同热历史条件对应的激光原位热循环试样进行显微组织表征和性能测试：采用光镜、扫描电镜和X射线衍射仪对每个激光原位热循环试样进行表征，获取每个激光原位热循环试样的显微组织特征和参数；对激光原位热循环试样进行微纳米压痕测试，获取不同热历史条件下所对应的合金试样硬度和弹性模量；步骤五、训练BP神经网络模型：以激光原位热循环试样成分、显微组织特征、硬度和弹性模量性能为BP神经网络模型的输入层节点，以激光作用工艺方案和对应的热历史曲线为BP神经网络模型的输出层节点，训练BP神经网络模型；步骤六、待激光增材制造合金试样热历史数据组筛选：将待激光增材制造合金试样成分、以及所期望的显微组织特征和性能输入至训练好的BP神经网络模型中，筛选出激光作用工艺方案，BP神经网络模型再利用激光作用工艺方案中的激光功率P、激光作用时间t和激光作用间隔时间T拟合热历史曲线，进而指导实际激光增材制造工艺设计。

本发明公开了一种基于高通量实验的激光增材制造合金成分设计方法，包括：一、高通量制备系列合金成分的激光微区合金试样；二、获取系列合金成分在激光增材制造条件下的热历史曲线并提取待研究点的各峰值温度；三、根据峰值温度获取激光微区合金试样与待研究激光增材制造合金试样热历史相同的循环热输入工艺参数；四、对系列合金成分的激光微区合金试样进行循环热输入处理，并建立合金成分、工艺参数、组织性能的相关性数据库；五、根据生产所需的力学性能特征筛选。本发明方法步骤简单，能够快速建立合金成分、工艺参数、显微组织特征、力学性能特征的相关性数据库，并依据实际生产需求完成对系列合金成分的筛选，节省材料开发成本。

1.一种基于高通量实验的激光增材制造合金成分设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、高通量制备系列合金成分的激光微区合金试样：步骤101、获取Q个待研究激光增材制造合金试样的合金成分；步骤102、采用激光微区冶金装置制备Q个激光微区合金试样；其中，Q个激光微区合金试样和Q个待研究激光增材制造合金试样的合金成分相同；步骤二、获取系列合金成分在激光增材制造条件下的热历史曲线并提取待研究点的各峰值温度：采用计算机利用有限元软件对Q个待研究激光增材制造合金试样进行激光增材制造过程模拟，获取Q个合金成分在激光增材制造条件下的热历史曲线，并从Q个合金成分在激光增材制造条件下的热历史曲线中获取Q个合金成分中待研究点的各峰值温度；步骤三、根据峰值温度获取激光微区合金试样与待研究激光增材制造合金试样热历史相同的循环热输入工艺参数：采用计算机获取Q个激光微区合金试样与Q个待研究激光增材制造合金试样热历史相同的循环热输入工艺参数的方法相同，其中，获取第q个激光微区合金试样与第q个待研究激光增材制造合金试样热历史相同的循环热输入工艺参数，q为正整数，且1≤q≤Q，具体过程如下：步骤301、采用计算机利用热分析模型建立第q个待研究激光增材制造合金试样的热历史与循环热输入工艺参数的对应关系，如下：其中，T为温度，t为激光作用时间，P为激光功率，β为激光吸收率，D为光斑直径，c、ρ、α分别为第q个待研究激光增材制造合金试样的比热容、密度、热扩散率，x、z为激光熔池中心点与激光作用点的横向、纵向距离，m表示积分变量，π为圆周率；步骤302、设定T取值为第q个合金成分中待研究点的各峰值温度时，根据301中热分析模型得到与第q个合金成分中待研究点的各峰值温度相对应的Ai组工艺参数；其中，第ai组工艺参数包括激光功率、光斑直径及激光作用时间，ai和Ai均为正整数，且1≤ai≤Ai；步骤四、对系列合金成分的激光微区合金试样进行循环热输入处理，并建立合金成分、工艺参数、组织性能的相关性数据库：对Q个激光微区合金试样进行循环热输入处理的方法均相同，其中，对第q个激光微区合金试样进行循环热输入处理，具体过程如下：步骤401、将Ai组工艺参数作为实际循环热输入参数对步骤102中制备的第q个激光微区合金试样进行循环热输入处理，以使第q个激光微区合金试样经历与第q个待研究激光增材制造合金试样相同的热历史，得到第q个循环热输入处理后的激光微区合金试样；步骤402、采用光镜及扫描电镜观察步骤401中第q个循环热输入处理后的激光微区合金试样的显微组织图像；再采用计算机利用图像测量软件Image Pro Plus对显微组织图像进行处理，获取第q个合金成分的显微组织特征，且显微组织特征包括α相板条宽度、α相体积分数、α相长宽比；步骤403、采用微米压痕仪对步骤401中第q个循环热输入处理后的激光微区合金试样进行微米压痕测试，获取第q个合金成分的力学性能特征，且力学性能特征包括硬度和弹性模量；步骤404、多次重复步骤401至步骤403，将Q个合金成分以及Q个合金成分对应的激光增材制造工艺参数、显微组织特征、力学性能特征输入计算机，建立系列合金成分、激光增材制造工艺参数、显微组织特征、力学性能特征的相关性数据库；步骤五、根据生产所需的力学性能特征从404中建立的相关性数据库中进行筛选，并将满足该生产所需的力学性能特征对应的合金成分作为合金设计成分。

本发明公开了一种低成本共析元素添加的激光增材制造专用钛合金，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5.7％～6.6％，V 3.7％～4.3％，Ni0.6％～3.1％，Mo 1.4％～1.9％，Fe 0.18％～0.26％，余量为Ti和不可避免的杂质，且钛合金的凝固温度区间ΔT＝526K～572K，该钛合金由激光增材制造方法制备得到。本发明通过在钛合金中添加溶质元素，结合采用激光增材制造方法成形，显著增大凝固温度范围，促进细小等轴晶组织的形成，实现钛合金晶粒晶内协同调控，使得钛合金获得优良的强度及塑性综合力学性能，适用于航空航天、飞行器、深潜器零部件等领域。

1.一种低成本共析元素添加的激光增材制造专用钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5.7％～6.6％，V 3.7％～4.3％，Ni0.6％～3.1％，Mo 1.4％～1.9％，Fe 0.18％～0.26％，余量为Ti和不可避免的杂质，且根据凝固理论计算得该钛合金的凝固温度区间ΔT＝526K～572K，其中各溶质元素的溶质分配系数为：kAl＝1.081～1.085，kV＝0.994～0.997，kMo＝1.371～1.378，kNi＝0.217～0.257，kFe＝0.376～0.379；所述钛合金由激光增材制造方法制备得到，等轴晶粒平均尺寸为130μm～245μm，且钛合金的抗拉强度σb＝1040MPa～1240MPa，延伸率δ＝10.5％～17％。

难熔TiZrNb中熵合金的双丝协同增材制造方法，属于增材制造技术领域，尤其涉及难熔TiZrNb中熵合金的制造；解决了现有技术所存在的难熔多主元合金的组成元素具有熔点高、活性高以及熔点差较大的特点，使得难熔多主元合金难以高质量、高速度以及大尺寸地制备与成型的问题；所述方法包括：S1、对打印丝材和增材基板进行预处理；所述打印丝材为TiNb合金元素丝材和Zr元素丝材；所述增材基板为TA1基板；S4、按照设置后的打印程序进行3D扫描打印，获得难熔TiZrNb中熵合金实物；其中，3D扫描打印是在真空环境下进行的。所述的难熔TiZrNb中熵合金的双丝协同增材制造方法，适用于难熔TiZrNb中熵合金的制造。

1.难熔TiZrNb中熵合金的双丝协同增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对打印丝材和增材基板进行预处理；所述打印丝材为TiNb合金元素丝材和Zr元素丝材；所述增材基板为TA1基板；S2、设置打印程序：S2.1、对拟打印的难熔TiZrNb中熵合金实物进行三维建模，并进行切片处理导入；S2.2、设置扫描路径、预热参数以及打印工艺参数；S3、对3D扫描打印的设备进行调整：调整两个送丝系统的送丝出口与TA1基板的角度为给定角度；调整两个打印丝材的末端距离电子束的下束位置的距离为给定距离；S4、按照设置后的打印程序进行3D扫描打印，获得难熔TiZrNb中熵合金实物；其中，3D扫描打印是在真空环境下进行的。

公开了增材制造和修复单晶高温合金的方法。方法中，对单晶高温合金基板进行均匀化处理；在一维层面上选用不同的电子束功率和扫描速度对单晶高温合金基板进行单道重熔处理，统计不同熔道下的熔池深度和宽度，基于熔池深度和宽度优化热源加工参数；在二维层面上选用优化后的热源加工参数，设置不同的熔道间距进行幅面单层重熔，统计重熔层内杂晶比率，基于杂晶比率优化熔道间距；在三维层面上零件建模，设置尺寸和坐标信息，依据优化后的热源加工参数和优化后的熔道间距设置零件加工信息；复制零件，设置相同的尺寸、中心坐标和热源加工参数，通过零件嵌套实现熔层的二次熔化加工；在单晶高温合金基板上进行增材制造。

1.一种增材制造和修复单晶高温合金的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1，对单晶高温合金基板进行均匀化处理；步骤2，在一维层面上选用不同的电子束功率和扫描速度对单晶高温合金基板进行单道重熔处理，统计不同熔道下的熔池深度和宽度，基于熔池深度和宽度优化热源加工参数；步骤3，在二维层面上选用优化后的热源加工参数，设置不同的熔道间距进行幅面单层重熔，统计重熔层内杂晶比率，基于杂晶比率优化熔道间距；步骤4，在三维层面上零件建模，设置尺寸和坐标信息，依据优化后的热源加工参数和优化后的熔道间距设置零件加工信息；步骤5，复制步骤4中的零件，设置相同的尺寸、中心坐标和热源加工参数，通过零件嵌套实现熔层的二次熔化加工；步骤6，在单晶高温合金基板上进行增材制造，在单晶高温合金基板上铺设粉末，进行铺粉后预烧结，随后电子束进行选区熔化，金属粉末完成固相-液相-固相转变，与单晶高温合金基板完成冶金结合，电子束进行重熔，实现二次熔化加工；最后铺粉前热补偿，基板下降设定高度，完成单层的增材制造过程；重复操作、循环往复至加工高度达到设定的打印零件高度。

本申请涉及增材制造中材料涂覆质量同步监测的系统和增材制造设备。该增材制造设备涉及利用能量束对通过材料涂覆器逐层涂覆在材料建造区上方的建造材料进行选择性固化来构建三维物体；该系统包括布置在材料建造区的上方的光测量单元和与光测量单元连接的控制装置；光测量单元随着层涂覆的进行将产生的光源逐步投射至涂覆在材料建造区的建造材料表面，并捕获经表面反射的光以获取建造材料表面映射的三维信息；控制装置则根据三维信息计算映射区域内建造材料表面各位置之间的高度差并以此判断材料涂覆质量。本申请利用光测技术实现了对建造材料表面的材料涂覆质量进行精准的监测，有效提高了增材制造过程中的涂覆质量和打印精度。

1.一种利用光测量实现增材制造设备材料涂覆质量同步监测的系统，所述增材制造设备用于利用能量束对通过材料涂覆器逐层涂覆在材料建造区上方的建造材料进行选择性固化来构建三维物体，其特征在于，所述系统包括：光测量单元，其被布置在所述材料建造区的上方，用于随着层涂覆的进行，将产生的光源逐步投射至涂覆在所述材料建造区的建造材料表面并捕获经表面反射的光，以获取建造材料表面映射的三维信息；和控制装置，其与所述光测量单元连接，被配置为根据获取的所述三维信息计算映射区域内建造材料表面各位置之间的高度差是否在预设区间内，并在判断为否时，发出警报，和/或，生成高度异常信息并根据所述高度异常信息调整涂覆参数，以使所述高度差进入所述预设区间或等于目标值。

本发明提供了一种激光辅热塑形耦合多路送丝辅助合金增材制造方法，属于合金增材制造领域，具有高效、灵活、安全等特点，是大型复杂金属构件短流程制造技术，可以满足交通装备、航空航天等领域。现有镁合金、铝合金增材制造面临成分调控难、粗糙度大、成形精度不高等难题，本发明采用激光辅热塑形耦合多路送丝辅助合金增材制造方法，根据待加工组分和组分比例，调整相关工艺和焊丝、主路和旁路丝速度、电流、电压及激光辐照等参数，较好实现镁合金、铝合金的增材制造，实现成分灵活调控，提高成形精度，实现晶粒尺寸细化，晶粒尺寸≤45μm，合金力学性能各向异性差异率＜5％，同时降低生产成本，适用于产业化生产。

1.一种激光辅热塑形耦合多路送丝辅助合金增材制造方法，其特征在于，它主要包括如下方法步骤：主路丝为AZ系镁合金、Mg-稀土(RE)系镁合金、7075系铝合金、6061系铝合金、5356系铝合金、4220系铝合金、4043系铝合金、2319系铝合金、Al-Mg系铝合金、Al-Cu-Mg系铝合金中的一种或任意组合，直径为0.8-1.6mm；旁路丝材为AZ系镁合金、Al-TiC复合材料、Al-SiC复合材料、纯Al或纯Mg中的一种或任意组合，直径为0.6-2.0mm；(1)将基板打磨干净，去除表面氧化皮，使用无水乙醇清洗后干燥待用；所述的基板为镁合金或铝合金中的一种，(2)基板预热：将基板加热至50-200℃，将预热后的基板用夹具固定于工作台上；(3)调整机械臂位置，主路丝垂直于基板，旁路丝可以为单路或多路，旁路丝与主路丝的夹角为20-70°，主路丝干伸长为10-16mm，旁路丝干伸长15-17mm；(4)使用冷金属过渡焊电源耦合光纤激光器进行起弧增材制造5-30层，其中，电流为72-180A，电压为10-25V，主路丝速度为3.5-6.0m/min，旁路丝速度为0.1-0.8m/min，焊接速度为3-7mm/s，所述的光纤激光器：激光功率为300-2000W，频率为200-5000Hz，波长为1080nm，每层起弧增材制造层的温度为90～150℃；(5)待增材制造结束后，采用光纤激光器进行扫描2-20s获得合金型材，所述的合金型材为铝合金或镁合金的型材中的一种，其中合金晶粒尺寸≤45μm，合金力学性能各向异性差异率＜5％；所述的光纤激光器：激光功率为300-2000W，频率为200-5000Hz，波长为1080nm。

本发明公开了一种异质铝合金层状交替结构激光同轴熔丝增材制造方法，包括步骤：设计基于单系列铝合金交替层调整的异质材料过渡方式；获取增材热源模型，计算异质构件增材过程热累积和应力场结果，开展单系列铝合金和过渡区域的组织?气孔演化仿真与冷却过程的微观应力仿真，对宏观热力结果、不同区域晶粒度与致密度、微观应力演化平稳度与分布均匀性逐级合理性判定，优选增材及激光重熔参数；基于优选方案进行异质构件增材与服役性能合规性判定，以实现高质量整体成型。通过使用本发明中的方法，可以实现异质材料高质量一体化激光同轴熔丝增材制造，达到构件增材过程中应力、缺陷、组织与性能协同管控的目的。

1.一种异质铝合金层状交替结构激光同轴熔丝增材制造方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)开展单系列铝合金单层单道激光同轴熔丝增材制造实验并监测增材过程，获取增材热源模型及其参数；(2)设计多种异质铝合金叠层过渡方式，拆解构件服役性能并获取致密度和晶粒度要求，构建激光清洗、激光同轴熔丝增材和激光重熔全流程的有限元模型；(3)开展异质铝合金激光同轴熔丝增材制造过程热力仿真计算，基于热累积、整体应力和叠层区域应力结果动态判定，输出较优工艺参数下的温度场结果；(4)耦合宏观温度场结果与微观组织-气孔生长模型，获取异质铝合金构件激光同轴熔丝增材制造过程中构件内部微观组织和缺陷分布情况；(5)基于三维模拟所得微观组织与气孔缺陷耦合生长形貌，开展沉积层冷却过程中单系列铝合金和异质叠层区域内部组织与气孔的微区应力仿真计算；(6)基于微区应力动态判定识别输出较优工艺参数并开展样件打印、缺陷检测和服役性能测试，基于缺陷和性能指标合规性判定输出对应异质铝合金激光同轴熔丝增材制造扫描策略和增材样件。

本发明属于镁合金加工领域，具体涉及一种基于双丝异步共熔的镁合金原位合金化增材制造方法，该方法步骤包括：通过使用冷金属过渡焊电源，在高纯氩气保护下进行起弧增材，通过调整机械臂位置、间接丝与主路引弧丝间夹角、主路引弧丝干伸长、间接丝干伸长、焊接速度、主路引弧丝速度、间接丝速度和主路引弧丝与间接丝送丝速度异步比和起弧增材层温度等工艺和参数，实现镁合金成分梯度灵活设计与合金成分灵活调控，突破电弧熔丝增材镁合金成分调控难的问题，有效抑制缺陷与实现等轴细晶粒组织的有效调控，最终实现合金强度的提高。

1.一种基于双丝异步共熔的镁合金原位合金化增材制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：主路引弧丝材为Mg-稀土(RE)-Zn-Mn、Mg-Al-Zn-Mn、纯镁中的一种或组合，直径0.6-3mm；间接丝成分为Al-Zn-Mn或纯Al中的一种或任意组合，直径0.7-2.5mm；(1)选择镁合金基板，将基板打磨干净，去除表面氧化皮，使用无水乙醇清洗后干燥待用；(2)基板预热：将基板加热至60-150℃，将预热后基板用夹具固定于工作台上；(3)调整机械臂位置，主路引弧丝垂直于基板，间接丝与主路引弧丝间夹角为30-60°，调整主路引弧丝干伸长为11-13mm，间接丝干伸长12-15mm；(4)使用冷金属过渡焊电源，在高纯氩气保护下进行起弧增材，其中，气体流量为15-20L/min，增材层数为15-45层，其中电流为90-130A，电压为9-22V，焊接速度为2-8mm/s，主路引弧丝速度为3-8m/min，间接丝速度为0.1-3m/min，主路引弧丝与间接丝送丝速度异步比为1-80:1，起弧增材层温度为80-160℃；增材结束后获得型材，该型材为AZ系镁合金，该合金的平均晶粒尺寸28-60μm，等轴晶比例≥90％，屈服强度差异率＜7％，抗拉强度差异率＜4％。

本发明公开了一种形状记忆和超弹性可调控的NiTiTa合金的激光增材工艺及具有高可恢复应变的NiTiTa合金块体材料，属于冶金技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，建立三维零件模型并进行切片处理；步骤b，通过V型混粉机将15?53μm粒径的NiTi预合金粉末和纯Ta粉末混合，混粉时间为5?10 h；步骤c，在进行增材制造前，通入惰性气体进行保护；步骤d，进行增材制造，在增材制造过程中，预热后对NiTiTa混合粉末进行逐层熔凝，通过不同的工艺参数得到功能特性不同的NiTiTa合金构件。通过本激光增材制造NiTiTa形状记忆合金功能特性可调控的方法，可以方便的定制形状记忆效应或超弹性，在人工体液环境（37°C）和室温（20℃）下可分别实现11%和9%的可恢复应变，可以实现小尺寸构件定点定域的控制变形程度和3倍差别的弹性模量，避免了现有技术中NiTi合金显著的成分敏感性和尺寸效应的影响，极大的减少零件制备时间和设计与实际不匹配的问题，能够有效提高零件的实用性和稳定性。

1.一种激光增材制造NiTiTa形状记忆合金功能特性可调控的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤a，利用建模软件建立三维零件模型，然后通过切片软件对零件模型进行切片处理；步骤b，通过V型混粉机将15-53 μm粒径的NiTi预合金粉末和纯Ta粉末混合，混粉时间为5-10 h；步骤c，在进行增材制造前，向进行增材制造的腔室内通入惰性气体；步骤d，进行增材制造，首先对基板进行预热，并在增材制造过程中保持预热温度，在增材制造过程中，采用不同的工艺参数对NiTiTa混合粉末进行逐层熔覆，得到功能特性不同的NiTiTa合金构件。

一种摆动激光?CMT复合增材制造的方法，它涉及金属增材制造领域。本发明解决了现有的激光?电弧复合增材中常见的因单向沉积而引起的尾部塌陷现象，以及设备复杂度增加、材料适用性有限、工艺工序较为繁琐的问题。本发明的方法是通过以下步骤实现的，首先调整CMT焊枪与摆动激光头的相对位置，调节焊丝与激光束的相对位置；然后设置各工艺参数，进行第一层沉积；再调整参数对末尾段进行补充沉积防止末端塌陷；最后摆动激光头与CMT焊枪向上抬起一定高度，控制层间冷却时间，回到下一层沉积起点处，调整工艺参数，重复上述步骤进行后续沉积，直至制造完成。本发明用于钢、铝合金、钛合金等金属材料结构件的制备。

1.一种摆动激光-CMT复合增材制造的方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、组装复合增材制造设备：使用夹具将基板(4)固定在工作台(5)上，焊枪与摆动激光头(3)一起装配在工业机器人上，激光束(31)的摆动中心与焊丝(2)末端重合，激光围绕焊丝(2)中心做圆周摆动，同时触发电弧与激光输出作为复合热源；步骤二、调整部件间的相对位置：采用金属焊丝(2)，焊丝(2)由CMT焊枪送给经导电嘴(1)送出，调整CMT焊枪的倾角，焊丝(2)与基板(4)形成夹角α，调整摆动激光头(3)倾角，激光头轴线(32)与焊丝(2)形成夹角β，调整焊丝干伸长L与光丝间距D；步骤三、设置工艺参数，进行第1层沉积：设定焊接程序，设置CMT焊机的焊接电流I0和激光功率P0以及复合热源的移动速度V，设定激光束(31)围绕焊丝(2)做圆周摆动，设置激光束摆动幅度W和激光束摆动频率F，开始输出激光和电弧并进行第1层沉积；步骤四、调整工艺参数，进行末端补充沉积：完成第1层沉积后，对步骤三中得到的所述第1层沉积末端进行补充沉积，首先摆动激光头(3)与CMT焊枪向上抬起一定高度，设置补充沉积的电流I1和补充沉积的功率P1以及补充沉积的速度V1，随后复合热源向反方向运动，同时对末尾段进行补充沉积，补充沉积路径长度为B；步骤五、调整工艺参数，进行后续沉积：对第1层沉积末端补充沉积完成后，摆动激光头(3)与CMT焊枪向上抬起一定高度，控制层间温度，复合热源回到下一层沉积起点处，调整工艺参数，重复步骤三和步骤四进行后续沉积，直至制造完成。

本实用新型涉及一种激光熔覆重力送粉装置，其包括：依次连接的连接部、分流过渡部和送粉部，且所述连接部、所述分流过渡部和所述送粉部的内部连通，所述连接部呈用于与送粉管连接的圆筒状；所述分流过渡部的宽度由与所述连接部连接的一端向另一端渐扩，厚度由与所述连接部连接的一端向另一端减缩；所述送粉部呈矩形，一端与所述分流过渡部连接且所述送粉部与所述分流过渡部之间折弯，另一端上设有出粉口。本实用新型通过设置连接部、分流过渡部和送粉部，将原本流动性较高的粉末均匀集中成宽带矩形粉末，有效降低粉末接触工件时，粉末流动过快导致粉末发散大、工件铺粉不均匀、出现气孔、锈点的现象，提高熔覆质量，显著提高工件熔覆成品率。

1.一种激光熔覆重力送粉装置，其特征在于：其包括：依次连接的连接部(1)、分流过渡部(2)和送粉部(3)，且所述连接部(1)、所述分流过渡部(2)和所述送粉部(3)的内部连通，所述连接部(1)呈用于与送粉管(7)连接的圆筒状；所述分流过渡部(2)的宽度由与所述连接部(1)连接的一端向另一端渐扩，厚度由与所述连接部(1)连接的一端向另一端减缩；所述送粉部(3)呈矩形，一端与所述分流过渡部(2)连接且所述送粉部(3)与所述分流过渡部(2)之间折弯，另一端上设有出粉口(4)。

本申请公开一种用于增材制造设备的光路调整系统和增材制造设备。该光路调整系统系统包括位姿测量部、位姿调整部和控制装置，位姿测量部被构造在材料分布器上以测量第一阶段和经过至少一铺料工序后的第二阶段，材料分布器在空间内相对于参考位置的位姿信息；位姿调整部被构造为与光路系统驱动连接以调整光路系统的在空间内的位姿状态；控制装置被配置为根据位姿信息的变化计算材料分布器在第二阶段所形成的铺料平面，并控制位姿调整部调整光路系统的位姿状态，使得调整后的光路系统的能量光束的聚焦平面与铺料平面平行，以满足对更高精度成形的需求。

1.一种用于增材制造设备的光路调整系统，所述增材制造设备用于通过光路系统产生的能量光束对通过材料分布器逐层铺设在基板平台上方的材料进行选择性固化来构建3D物体，其特征在于，所述光路调整系统包括：位姿测量部，其被构造在所述材料分布器上，用于测量第一阶段和经过至少一铺料工序后的第二阶段，所述材料分布器在空间内相对于参考位置的位姿信息；位姿调整部，其被构造为与所述光路系统驱动连接，用于调整所述光路系统在空间内的位姿状态；和控制装置，其分别连接于所述位姿测量部和位姿调整部，被配置为根据所述位姿信息的变化计算所述材料分布器在所述第二阶段所形成的铺料平面，并控制所述位姿调整部调整所述光路系统的位姿状态，使得调整后的所述光路系统的能量光束的聚焦平面与所述铺料平面平行。

本发明提供了一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法。本发明将超音频脉冲电流调节方式引入到等离子弧增材制造中，提出了一种超音频脉冲等离子弧增材高氮钢的工艺方法，即在常规的等离子弧电流上叠加频率为20～50kHz、大小为50～100A、占空比为30～50％，能够自由调节的超音频电流，利用超音频电流对熔池的高频振动，即“超音频压缩效应”，改善等离子弧的物理特性，从而提高高氮钢增材成型质量。该方法制备的高氮钢增材构件的力学性能及气孔缺陷相比普通直流等离子弧所制备的构件均有一定程度的提升与改善。

1.一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，在常规的直流电流上叠加一个超音频脉冲电流进行非熔化极等离子弧增材制造高氮钢。

一种激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金的方法属增材制造技术领域，本发明的步骤包括：用真空干燥箱烘干镍金属粉末和钛金属粉末，分别放入激光熔覆专用双桶转盘式送粉器的两个粉桶中，按照设定的原子比例分配镍金属粉末和钛金属粉末的送粉量，同时送粉；在niti50基材上根据设置好的工艺参数和运动轨迹进行激光能量沉积原位制备。采用原位制备的方法能精确控制镍钛合金元素的比例，还可以加入新的元素获得所需的性能。本发明能灵活地得到不同成分比例的合金材料，具有广阔的应用前景。

1.一种激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金的方法，其特征在于包括下列步骤：1)所需激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金的装置、镍粉末和钛粉末的准备，包括下列步骤：1.1激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金的装置由送粉器主体(A)、三通管(B)、桶Ⅰ(C)、桶Ⅱ(D)、环形原位制备喷嘴(E)和基板组件(F)组成，其中送粉器主体(A)由底座(1)、左粉盘(2)、左滑块组(4)、右粉盘(7)和右滑块组(9)组成，左粉盘(2)和右粉盘(7)分别放置在主体(A)对应的凹槽底部，左滑块组(4)和右滑块组(9)固接于主体(A)对应凹槽的顶部；左粉盘(2)与左滑块组(4)滑动连接，左粉盘(2)上的粉槽Ⅰ(2c)和左滑块组(4)上的槽组Ⅰ(4a)对应；左粉盘(2)上面自左至右设有桶Ⅰ氩气进口(3)、桶Ⅰ进粉管(5)和桶Ⅰ出粉口(6)；左粉盘(2)的中心与转轴Ⅰ(2b)上端固接；转轴Ⅰ(2b)下端与可调速电机Ⅰ(2a)的输出端固接；桶Ⅰ进粉管(5)与桶Ⅰ(C)的漏斗连接；右粉盘(7)与右滑块组(9)滑动连接，右粉盘(7)上的粉槽Ⅱ(7c)和右滑块组(9)上的槽组Ⅱ(9a)对应；右粉盘(7)上面自左至右设有桶Ⅱ出粉口(8)、桶Ⅱ进粉管(10)和桶Ⅱ氩气进口(11)；右粉盘(7)的中心与转轴Ⅱ(7b)上端固接；转轴Ⅱ(7b)下端与可调速电机Ⅱ(7a)的输出端固接；桶Ⅱ进粉管(10)与桶Ⅱ(D)的漏斗连接；三通管(B)由主管(12)、左管(13)和右管(14)组成，且主管(12)与左管(13)和右管(14)上下排列并连通；桶Ⅰ(C)和桶Ⅱ(D)结构相同，均由圆筒(15)和漏斗(16)组成，圆筒(15)和漏斗(16)上下排列并固接；桶Ⅰ(C)、三通管(B)和桶Ⅱ(D)自左至右顺序排列，送粉器主体(A)位于桶Ⅰ(C)、三通管(B)和桶Ⅱ(D)下面，其中桶Ⅰ(C)的漏斗底部中心对准送粉器主体(A)中的桶Ⅰ进粉管(5)，桶Ⅱ(D)的漏斗底部中心对准送粉器主体(A)中的桶Ⅱ进粉管(10)；三通管(B)的左管(13)与送粉器主体(A)中的桶Ⅰ出粉口(6)连通；三通管(B)的右管(14)与送粉器主体(A)中的桶Ⅱ出粉口(8)连通；环形原位制备喷嘴(E)由主体(18)、粉末通道(19)和中心孔(20)组成，粉末通道(19)设于主体(18)的夹层中，中心孔(20)设于主体(18)的中心，主体(18)的左面近上端设有横孔(17)，且与粉末通道(19)连通；基板组件(F)由声发射传感器(24)和基板(25)组成，声发射传感器(24)固接于基板(25)的后面中心；三通管(B)中主管(12)的出口端与环形原位制备喷嘴(E)的横孔(17)连通；1.2所用镍粉末为球形镍粉末、钛粉末为球形钛粉末，球形粉末的粒径为45～105μm，用真空干燥箱烘干镍粉末和钛粉末，烘干温度为100-140℃，烘干时间为2-6h；1.3激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金装置中基板(25)的材料为NiTi50；对基板(25)的表面进行喷砂处理，并清洗表面，在正式原位制备前用加热装置将基板(25)加热到200℃以上，并保持恒温；2)激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金包括下列步骤：2.1将镍粉末放入桶Ⅰ(C)、钛粉末放入桶Ⅱ(D)；或桶Ⅰ(C)放镍粉末和钛粉末中的一种，桶Ⅱ(D)放混合均匀的镍粉末和钛粉末；用流量为5-15L/min的氩气从桶Ⅰ氩气进口(3)和桶Ⅱ氩气进口(11)进入，将位于桶Ⅰ(C)和桶Ⅱ(D)的粉末从桶Ⅰ出粉口(6)和桶Ⅱ出粉口(8)一起送出；2.2调节可调速转盘Ⅰ(4)和可调速转盘Ⅱ(9)，分别得到桶Ⅰ(C)和桶Ⅱ(D)不同转速下的送粉量，综合获得可调速转盘Ⅰ(4)、可调速转盘Ⅱ(9)的转速与三通管(B)中主管(12)送粉量的关系；通过控制调节可调速转盘Ⅰ(4)和可调速转盘Ⅱ(9)的转速，得到不同比例的镍钛混合粉末(22)；2.3镍钛混合粉末(22)经三通管(B)和环形原位制备喷嘴(E)的横孔(17)，随后从粉末通道(19)输送至基板(25)的表面，同时，激光(21)通过中心孔(20)对从粉末通道(19)输送过来的镍钛混合粉末(22)进行原位熔化制备，形成镍钛合金熔道(23)；中心孔(20)通过激光(21)的同时，输送流量为5-15L/min的氩气；环形原位制备喷嘴(E)往复移动加工，能得到特定比例的镍钛合金块；2.4基板组件(F)的声发射传感器(24)在激光能量沉积原位制备镍钛形状记忆合金块的过程中监测裂纹情况。