8月13日，国家机器人创新中心对外发布消息，其研发团队提出一种在粉末床熔融过程中进行原位层间激光重熔（ILRPBF）的全新工艺策略，用于改善激光粉末床熔融（LPBF）制备Ti-6Al-4V钛合金的微观组织，在无需额外后续热处理工序的情况下，同步提升合金的强度与延展性。与此同时，中铝科学院零部件创新中心在7XXX系高强铝合金电弧增材制造上实现577MPa抗拉强度与14%断后伸长率的强塑协同突破。短短数日，国产金属增材制造工艺在钛合金与铝合金两个方向接连传出好消息，行业正在从"能打印"迈向"打得好"。
钛合金LPBF的先天之痛：针状马氏体与延展性困境
激光粉末床熔融（LPBF）是当下钛合金精密构件增材制造的核心工艺，广泛应用于航空航天、高端装备、精密制造等关键领域。其原理是用高能激光束逐层熔化金属粉末，按照三维模型层层堆叠出近净成形的零件，相比传统锻造和铸造，具有材料利用率高、设计自由度大、制造周期短等显著优势，是火箭发动机部件、飞机结构件等高端构件的首选制造方式之一。
但这项工艺在钛合金上存在一个绕不开的先天缺陷：传统LPBF工艺制备的Ti-6Al-4V合金，微观组织通常呈现为完全针状马氏体。这种细密的针状组织虽然赋予合金较高强度，却导致其延展性显著下降，零件在受力时更容易发生脆性失效，无法满足航空航天等安全关键场景对韧性的严苛要求。行业普遍采用的应对方案是后续热处理，通过高温退火等工序将马氏体组织分解为更为均衡的α+β双相组织，以改善材料塑性。
然而，热处理方案同样存在弊端。一方面，强度与延展性之间存在此消彼长的权衡关系，热处理参数一旦把握不当，往往提升了塑性却牺牲了强度；另一方面，额外的热处理工序增加了工艺冗余，拉长了制造流程，降低了整体生产效率，对于批量化生产场景尤其不利。如何在保持高强度特性的同时获得理想的延展性，成为LPBF钛合金工艺数十年来攻关的核心难题。
ILRPBF原位层间激光重熔：把"热处理"装进打印过程
国家机器人创新中心团队提出的原位层间激光重熔策略，正是针对上述矛盾的破局思路。ILRPBF的核心思想是：在粉末床熔融过程中，对每一层已成形区域实施激光重熔扫描，利用激光工艺独特的快速热循环特性来调控Ti-6Al-4V合金的微观组织。通过精心设计的重熔参数，激光的重复加热相当于在打印过程中原位施加了周期性热处理，使针状马氏体在热循环作用下发生分解与再结晶，形成更为均衡的组织结构。
这一策略最大的价值在于"原位"二字。它跳出了传统"先打印、后热处理"的两段式工艺路径，将组织调控环节嵌入打印过程本身，无需额外增加热处理工序和设备。实验结果显示，ILRPBF工艺在保持合金高强度水平的同时，有效提升了延展性，制造效率也因省去后续热处理而显著提高。对于航空航天、高端装备等领域大量采用钛合金构件的场景，这意味着制造流程的简化、交付周期的缩短和批量化生产能力的提升。
从产业意义上看，钛合金LPBF构件的质量提升，直接关系到发动机叶片、机匣、飞机结构连接件等安全关键零部件的国产化进程。当前航空航天领域对钛合金精密构件的需求持续增长，ILRPBF若顺利完成工程化验证，有望降低制造成本与周期，提升我国在关键金属构件增材制造领域的技术自主水平。
高强铝合金WAAM：破解7XXX系气孔与强塑矛盾
与钛合金方向几乎同步，中铝科学院零部件创新中心在高强铝合金电弧增材制造上取得突破。7XXX系高强铝合金是航空航天结构件的主力材料之一，其电弧增材制造长期受困于气孔、缩孔及柱状晶等冶金缺陷，强塑性协同提升是公认的技术难点。高锌铝合金在熔池凝固过程中极易析出氢气形成气孔，同时柱状晶组织沿沉积方向生长导致性能各向异性，使得增材构件的可靠性大打折扣。
中铝科学院团队通过精确调控工艺参数，有效抑制了冶金缺陷的产生，优化了凝固组织，使T6热处理后构件的抗拉强度达到577MPa、断后伸长率达到14%，成功解决了高锌铝合金增材构件强塑性难以兼得的矛盾。这一成果为航空航天、交通运载领域大型一体化构件近净成形提供了系统的试验数据和理论支撑，相关研究已发表于国际增材制造领域期刊，并申报了国家发明专利。
高强铝合金增材制造是轻量化结构制造的重要方向。相比钛合金，铝合金电弧增材在成本上更具优势，且适合制造米级以上的大型构件，在飞机壁板、运载火箭贮箱结构、轨道车辆骨架等场景中应用潜力巨大。此次强塑协同的突破，将推动大型铝合金结构件的一体化成形，减少材料浪费与制造周期，为国产航空航天结构件制造能力的提升形成直接支撑。
多点突破背后的技术脉络：激光重熔、振荡光束与组织调控
这两项成果并非孤立事件，而是近期国内金属增材制造工艺创新潮流的缩影。几乎在同一时间，西安交通大学团队在《Additive Manufacturing》期刊发表研究，提出大功率大范围高频振荡激光-电弧复合增材制造（OL-AHAM）新工艺，颠覆传统"电弧为主热源、小功率激光辅助"的思路，采用5kW大功率振荡激光作为主热源，仅由电弧负责熔化丝材，将铝铜合金打印件的孔隙率从传统WAAM的0.3%降至0.01%，降幅高达97%，且力学性能近乎各向同性——抗拉强度一致性99.9%、屈服强度一致性100%。
在材料科学领域，发表于《Advanced Powder Materials》的另一项研究显示，研究者利用LPBF调控Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si亚稳β钛合金的调幅分解组织，使屈服强度达到1120MPa的同时保持35%的断后伸长率，较传统固溶淬火态分别提升31.3%和127.3%，其中调幅分解强化贡献了强度增量的63.8%。这些成果从不同角度证明：激光热循环、光束振荡、能量输入等工艺参数，正在成为与材料成分同等重要的"组织设计工具"。
梳理这些进展可以发现一个共同规律：过去增材制造工艺研究多聚焦于"能不能成形"，如今的重点已转向"成形后性能好不好"。通过工艺参数的精准调控实现组织定制，进而突破强度与塑性的二元对立，已经成为金属增材制造从研发走向工程应用的关键分水岭。无论是ILRPBF的层间重熔，还是OL-AHAM的振荡光束，本质上都是利用增材工艺独有的热历史自由度，实现对微观组织的前置调控。
工程化展望：从实验室突破到批产落地仍有距离
必须清醒看到，这些工艺突破目前多处于实验室验证或小批量试制阶段，距离工业级批产应用仍有相当距离。ILRPBF的工程化需要解决重熔参数对不同构件尺寸与复杂结构的适配问题；高强铝合金WAAM构件的力学性能还需在更大截面、更复杂工况下经受验证；工艺稳定性、材料批次一致性、无损检测标准等基础性工作同样需要持续投入。
但方向已经明确。在国家大力推进增材制造产业化的背景下，2026年作为"十五五"开局之年，增材制造被定位为支撑制造业轻量化、精密化升级的关键技术，产业规模有望在2030年突破1500亿元。钛合金免热处理的延展性提升、高强铝合金强塑协同、铝铜合金各向同性等工艺突破，正为国产增材制造从"能做"走向"做得好"铺平道路，也为航空航天、高端装备等关键领域的大规模应用提供了技术储备。
总结：从国家机器人创新中心的ILRPBF原位层间激光重熔，到中铝科学院的高强铝合金电弧增材突破，再到西安交大的振荡激光复合工艺，国内金属增材制造正迎来工艺创新的密集收获期。免热处理、强塑协同、各向同性这些关键词背后，是增材制造从"能成形"迈向"控性能"的技术跃迁，也将为航空航天的批量化应用注入新动力。