习近平总书记指出:“目今，，，，，，新一轮科技革命和工业厘革深入生长。。。。。？？？？？？？？蒲а芯肯蚣旯弁卣埂⑾蚣⒐凵钊搿⑾蚣颂跫迈进、向极综合交织发力，，，，，，一直突破人类认知界线。。。。。。”在航空航天、深海探测、核能工程、太空探索等极端情形领域，，，，，，古板制造手艺往往难以知足极端温度、高压、强辐射、侵蚀性介质等卑劣条件下的质料加工与结组成形需求。。。。。。因此，，，，，，今世“极端制造”具有富厚的内在和时代意义。。。。。。极端制造是指在超高温、超高压、超低温等极端条件下，，，，，，制造具有极端标准或极高功效零件的手艺，，，，，，是新思绪、新工艺、新装备、新效应集中涌现的前沿立异领域[1-2]。。。。。。

增材制造手艺是指基于离散-群集原理，，，，，，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学手艺系统[3-4]。。。。。。增材制造手艺被西方媒体普遍誉为带来第三次工业革命的代表性手艺，，，，，，已经成为先进工业国家振兴制造业的战略手段[5]。。。。。。2012年8月美国“国家增材制造立异中心”的建设，，，，，，明确把增材制造手艺作为引领天下制造业生长新偏向的新手艺之首。。。。。。2015年2月，，，，，，工信部、发改委、财务部三部分团结印发《国家增材制造工业生长推进妄想(2015-2016年)》;同年5月，，，，，，国务院宣布《中国制造2025》。。。。。。两大重磅政策文件均将增材制造手艺列为具有国家战略意义的新兴焦点手艺，，，，，，明确了其在推动制造业转型升级历程中的要害职位。。。。。。

增材制造手艺因其数字化、柔性化、高质料使用率以及重大结构一体化成形等优势，，，，，，为极端情形构件的设计与制造提供了革命性的解决计划逐一既能实现轻量化点阵结构、内部冷却流道等拓扑优化设计，，，，，，又能通过质料-工艺协同调控提升耐高温、抗辐照等性能，，，，，，还能实现太空领域的原位制造，，，，，，逐渐成为极端情形下零件制造的手艺手段[6-9]。。。。。。近年来，，，，，，增材制造手艺在极端情形构件制造方面取得了显著希望。。。。。。然而，，，，，，增材制造在极端情形下应用也面临更多灾题，，，，，，如，，，，，，高温下质料更容易爆发软化导致塑性变形显著，，，，，，增材制造件内部的剩余应力更容易引发侵蚀开裂，，，，，，高压或真空情形下熔池流动不稳固影响成形精度等。。。。。。因此，，，，，，本文针对核工业、航空航天、太空、水下等应用领域，，，，，，叙述了增材制造手艺在极端温度、压力、辐射等方面的研究希望，，，，，，先容了其典范应用案例，，，，，，最后对极端情形构件增材制造的未来生长偏向举行了展望。。。。。。

1、面向核工业的增材制造

1.1核工业领域增材制造质料研究希望

核工业情形具有强辐射、高温、高压和侵蚀性等极端工况，，，，，，对要害零部件的可靠性、抗辐照性能和结构重大性要求极高，，，，，，对古板加工手艺带来了极大挑战，，，，，，而增材制造手艺的兴起，，，，，，为核工业零件的制造提供了新的手艺路径。。。。。。现在增材制造钨、钽、钼等耐辐照质料成为研究热门。。。。。。

钨作为熔点最高的金属元素，，，，，，因其优异的高温强度、抗辐射、热导率等性能，，，，，，已被普遍应用于核工业、航空航天等领域，，，，，，常被视为极端情形质料的“最终选择”[10]。。。。。。现在报道的纯钨及钨合金大多接纳选区激光熔化手艺(SLM)和电子束选区熔化成形手艺(EBSM)。。。。。。纯钨的增材制造主要面临致密度低、高裂纹敏感性等难题。。。。。。早期由于粉末制造工艺的限制，，，，，，纯钨粉末球形度较差，，，，，，多为不规则多面体形状，，，，，，导致SLM成形纯钨样品的致密度较低。。。。。。Zhang等[11]研究发明，，，，，，当扫描速率较低时，，，，，，SLM成形纯钨样品的致密度较高，，，，，，但由于受粉末球形度的影响，，，，，，使样品的最大致密度仅82%。。。。。。美国钨业公司以不规则钨粉为质料接纳SLM手艺制造的钨样品在优化工艺参数的情形下致密度仅70%[12]。。。。。。对多面体纯钨粉末接纳球化处置惩罚后使得SLM构件的致密度抵达了96%[13]。。。。。。随着粉末制备手艺的成熟，，，，，，纯钨粉末的球形度显著提高，，，，，，使得SLM成形纯钨样品的致密度也获得显着改善，，，，，，最高可以抵达98.7%[14-15]。。。。。。纯钨的脆性高，，，，，，延展性低，，，，，，同时选区激光熔化成形历程中在快速冷却爆发的热应力、低于韧脆转变温度的高von Mises应力和氧富集的孔隙团圆综相助用下，，，，，，纯钨容易爆发裂纹[16-18]。。。。。。现在大大都研究是通过优化工艺参数(如降低扫描速率、改变扫描战略)、粉末合金化和预热基板等方法来解决裂纹难题，，，，，，但现在还无法完全消除裂纹[19]。。。。。。相比之下，，，，，，电子束选区熔化成形具有的高真空和高成形情形能有用抑制纯钨的裂纹形成，，，，，，更适合重大结构件的制造。。。。。。

高密度钨合金(钨的质量分数在85%~99%，，，，，，加入微量Ni、Cu、Fe等元素)具有强度高、延性好和无污染等优点，，，，，，普遍应用于穿甲弹、惯性转动元件等。。。。。。现在，，，，，，增材制造钨合金主要集中在W-Ni、W-Fe和W-Ni-Cu等。。。。。。钨合金可以通过调解钨及其合金元素的含量从而对力学性能举行改善。。。。。。张等研究了选区激光熔化成形差别镍含量的W-Ni合金的组织和性能，，，，，，发明镍含量在10%、20%和40%时对应样品的微观组织形态划分为条状、枝晶和蜂窝结构，，，，，，如图1所示，，，，，，随着镍含量和沉积层数的增添，，，，，，试样的显微硬度逐渐下降[20]。。。。。。而激光定向能量沉积手艺指备的70W-30Ni、80W-20Ni以及90W-10Ni合金中，，，，，，90W-10Ni合金的抗拉强度最高，，，，，，为882 MPa[21]。。。。。。

为了提高钨镍合金的强度，，，，，，部分研究职员向合金中加入其他合金元素，，，，，，如Fe、Cu、Ta、Re等元素。。。。。。Zhou等研究发明，，，，，，激光定向能量沉积制备的W-Ni-Fe样品中W颗粒在基体(y)中呈匀称漫衍，，，，，，其粒径仅为液相烧结93W-Ni-Fe合金指标的1/5，，，，，，晶粒尺寸的显著减小极大提升了合金的综合性能。。。。。。钨质量分数为50%和75%试样的极限抗拉强度划分抵达了1120 MPa和1316 MPa[22]。。。。。。Fang等[23]向钨中加入0.2-1%的Ni元素后使得钨合金的断裂韧性从3.95 MPa/m1/2提升到7.59 MPa/m1/2，，，，，，提高了92%，，，，，，并且韧脆转变温度大幅下降。。。。。。Yuan等向钨中加入高熵合金，，，，，，接纳激光定向能量沉积手艺制备的试样组织特征为半共晶、类共晶和点状组织，，，，，，由于FeCrCoNi高熵合金的析出强化和固溶强化，，，，，，钨合金的压应力抵达了2047MPa。。。。。。铜具有高热导率和电导率的优点，，，，，，钨具有优异的等离子辐射抗性特点，，，，，，因此W-Cu合金已被应用于核聚变反应堆的等离子体面向组件。。。。。。Zhang等[25]研究了选区激光熔化成形W-Cu合金及W-Cu-Ni合金的工艺参数、组织特征及热性能。。。。。。顾冬冬等[26]接纳SLM手艺制备了W含量在30%-50%的W-Cu合金，，，，，，发明当Cu含量增添到40%时，，，，，，在马兰戈尼气流和固相钨颗粒的重排作用下，，，，，，可形成钨环铜芯的特殊显微组织。。。。。。Muller等[27]首先接纳选区激光熔化手艺制备出蜂窝钨框架，，，，，，再接纳液体浸渗填充铜蜂窝结构，，，，，，最终获得了钨铜合金蜂窝状等离子体面向组件。。。。。。以上文献可以看出，，，，，，向钨中加入其他合金元素后力学性能显著改善。。。。。。

W-Ta合金具有高抗等离子和热辐照能力，，，，，，以是增材制造W-Ta合金也有不少研究。。。。。。随着体能量密度的升高，，，，，，W-3Ta合金样品的致密度逐渐增添。。。。。。当体能量密度为714.19J/mm3时，，，，，，致密度抵达最大值为95.79%。。。。。。当能量密度过高时(凌驾1000J/mm3)，，，，，，反而会加剧熔池的不稳固性，，，，，，形成飞溅缺陷[28]。。。。。。唬；；；；；；尚问忠罩票噶5%和10%Ta含量的W-Ta合金，，，，，，发明随着Ta含量的增添，，，，，，样品的致密度略有下降。。。。。。

钼及钼合金具有热膨胀系数低、强度高、抗侵蚀性好等优点，，，，，，在核工业、航空航天等领域有着普遍的应用。。。。。。由于钼及其合金的熔点高、室温脆性等特点，，，，，，在增材制造时保存致密度低、裂纹及柱状Rebesan[30]、张宇晴[31]通过调解选区激光熔化成形工艺参数提高了钼试样的致密度。。。。。。SLM成形低的缘故原由是能量输入较低，，，，，，导致部分钼粉末未完全熔化。。。。。。因此，，，，，，高能量输入可以实现高致密度样  [32]。。。。。。 Braun等  [33]研究了选区激光熔化熔炼钼的工艺历程，，，，，，以为由于氧以氧化钼的形式在晶界爆发偏析，，，，，，导致SLM成形后钼样品爆发热开裂。。。。。。为相识决增材制造钼合金的裂纹问题，，，，，，Wang等[32]接纳67°扫描方法降低了剩余应力，，，，，，并添加了特殊的支持结构，，，，，，使试样可以加热到更高的温度从而减缓冷却速率来抑制裂纹扩展。。。。。。Qi等[34]通过调理电流转换频率消除了电弧增材制造钼合金的裂纹。。。。。。别的，，，，，，向钼中添加少量碳元素[35]和Co元素[36]，，，，，，可以改变SLM成形钼合金的凝固方法，，，，，，通详尽化晶粒的要领完全消除裂纹。。。。。。李会霞使用电子束选区熔化手艺制备钼合金时接纳二次熔化的方法降低了裂纹倾向[37]。。。。。。

在增材制造钼合金的组织和性能方面也有众多研究。。。。。。碳合金化增材制造获得的无裂纹钼合金相比古板工艺钼合金抗弯强度提高了340%[35]。。。。。。Mo-Si-B合金、TZM合金和钼基金属复合质料高温力学性能好，，，，，，抗蠕变能力强，，，，，，被普遍用来制造高温抗氧化部件。。。。。。激光增材制造Mo-Si-B合金的混淆相组成(α-Mo、)可以提高其蠕变性能和断裂韧性[38]。。。。。。Zhou等[39]接纳选区激光熔化手艺制备了Al2O3-CNT/MoTiAl复合质料，，，，，，Al2O3纳米颗粒与基体团结优异，，，，，，在试样外貌形成了α-Al2O3基体和TiC颗粒漫衍组成的陶瓷层，，，，，，显著提高了质料的抗氧化性能。。。。。。

综合以上文献可以看出，，，，，，钨、钼、钽等合金虽然熔点高、抗辐照能力强，，，，，，但在增材制造历程中容易泛起微裂纹导致致密度较低，，，，，，同时容易与氧团结形成氧化物，，，，，，使得构件的力学性能难以知足使用要求，，，，，，可以通过优化粉末质料特征，，，，，，添加合金元素或陶瓷颗粒改善其成形性、抗氧化性和延展性从而镌汰裂纹，，，，，，提升增材制造构件的性能和可靠性，，，，，，以知足核工业情形下的高性能要求。。。。。。

1.2核工业领域典范构件的增材制造

增材制造钨合金依附其优异的抗辐射损伤阈值、高导热率及中子屏障效能成为核工业领域的要害质料。。。。。。接纳激光选区熔化手艺制造的W-5Re蜂窝中子吸收器，，，，，，孔隙率可小于0.5%，，，，，，能实现83%热中子阻挡率，，，，，，较古板烧结件提高了15%[40]。。。。。。针对三代核燃料元件包壳需求，，，，，，电子束增材制造的W-1.5La2O3复合质料为核燃料组件在LOCA事故工况下的完整性包管提供立异质料解决计划，，，，，，该手艺现已拓展至核聚变堆面向等离子体质料及放射性同位素封装容器的细密制造。。。。。。医疗成像零部件制造商SmitRontgen公司使用激光选区熔化手艺制备了纯钨针孔准直器，，，，，，镌汰了质料消耗，，，，，，节约生产本钱，，，，，，与古板的铸造相比，，，，，，能实现更为重大的设计，，，，，，做出古板手艺无法实现的几何形状。。。。。。该公司还将该手艺用于X射线透视装备，，，，，，如CT机上高精度钨零部件和放疗装备的防护组件，，，，，，以镌汰辐射泄露危害[41]。。。。。。欧洲航天局接纳激光选区熔化工艺制造了可在3000℃高温下服役的钨合金部件，，，，，，并声称该部件可在核聚变反应堆和火箭喷嘴中事情[41]。。。。。。英国原子能治理局代表英国政府开展聚变能研究，，，，，，接纳粉末床熔融手艺制备了面向等离子体的钨基组件，，，，，，用于聚变装置的要害部件。。。。。。这些部件需遭受极端温度、高中子负荷和强磁场，，，，，，而3D打印可实现重大几何结构和多质料组合的细密制造，，，，，，从而镌汰对焊接等古板手艺的依赖，，，，，，并镌汰制造工序和毗连工艺的数目。。。。。。英国First LightFusion接纳激光粉末床熔融(LPBF)手艺制造钽金属靶材，，，，，，用于惯性约束核聚变实验。。。。。。测试批注，，，，，，3D打印钽在437GPa的超高压攻击下性能与古板铸造钽相当，，，，，，可用于聚变反应堆的压力放大器组件，，，，，，如图2所示。。。。。。钽的高熔点(≈3000℃)和抗攻击性使其成为聚变堆要害质料，，，，，，增材制造手艺缩短了生产周期，，，，，，降低了本钱[42]。。。。。。俄罗斯NUSTMISIS与NIIEFA相助，，，，，，接纳混淆增材制造手艺(SLM+铜渗透)制备钨-铜双金属质料，，，，，，用于聚变堆等离子体组件(PFC)。。。。。。该质料在800℃高温下仍坚持优异热扩散性和机械强度。。。。。。钨的高熔点和铜的高导热性团结，，，，，，适用于极端热负荷情形[29]。。。。。。北京理工大学接纳选区激光熔化成形手艺制造了钼合金的离子推进器组件，，，，，，完全切合设计要求[43]。。。。。。

BWXT与橡树岭国家实验室(ORNL)相助，，，，，，接纳增材制造手艺生产镍基高温合金和难熔金属(如钽、钨)核反应堆组件,适用于极端高温(1482℃)情形[44]。。。。。。法国核反应堆供应商NAAREA公司接纳3D打印手艺生产熔盐快中子微反应堆(XAMR)组件，，，，，，测试区配备种种规模的测试回路和试验台，，，，，，用于验证XAMR热工水力组件的性能，，，，，，妄想2032年前实现规模唬；；；；；；。。。。。。加拿大BrucePower接纳Raise3D Pro3打印机生产钨-高分子复合屏障件，，，，，，用于核电站阀门、监控装备等辐射热门防护，，，，，，48h内完成定制交付。。。。。。南方增材科技有限公司接纳电熔细密成型手艺制造直径6m、重300吨的核电压力容器，，，，，，生产周期从古板2~3年缩短至2~3个月，，，，，，大幅镌汰对大型锻件的依赖，，，，，，同时可以顺应高辐射情形  [45]。。。。。。核工业领域典范的增材制造质料、手艺和构件如表1  [40-48]所示。。。。。。

表1增材制造手艺在核工业领域的应用

2、面向航空航天的增材制造

2.1超高温质料增材制造研究希望

近年来，，，，，，随着航空航天手艺的高速生长，，，，，，对航空航天高端装备的结构、性能和功效等方面提出了更为苛刻的要求，，，，，，以是航空航天领域对极端情形质料的需求推动了超高温/低温质料的快速生长。。。。。。同时，，，，，，高端装备结构和功效的一体化设计和制造已成为该领域的生长趋势，，，，，，这给古板加工手艺带来了极大的挑战，，，，，，增材制造手艺为新一代高温/低温质料的研发提供了新的解决途径。。。。。。

高温合金是现在航空航天发念头和燃气轮机热端部件用的主要金属质料。。。。。。据统计，，，，，，现代燃气涡轮发念头用高温合金中镍基高温合金的用量比重最大，，，，，，抵达了整个发念头质料40%[49]。。。。。。目今增材制造高温合金研究较多的是In718合金、In625合金和HastelloyX合金。。。。。。金属增材制造历程中熔池很小，，，，，，冷却速率较高(  10 3～  10 8K/s)，，，，，，高冷却速率会在沉积层中爆发较大的热应力，，，，，，同时镍基高温合金自己具有重大的物相组成，，，，，，凝固温度规模较大，，，，，，开裂敏感性较高。。。。。。现在，，，，，，激光增材制造镍基高温合金主要通过预热基板、优化工艺参数、因素改性、施加能量场等方法降低制造历程中的热应力，，，，，，对消除或镌汰裂纹效果显著[50-52]。。。。。。激光增材制造镍基高温合金成形组织取决于熔池凝固的历史历程，，，，，，激光增材制造历程是一个非平衡近快速凝固历程，，，，，，这也导致激光增材制造镍基高温合金的凝固组织完全差别于古板的铸铸造组织[53-54]。。。。。。以最为典范的激光增材制造In718合金为例，，，，，，其沉积态组织主要由沿沉积偏向外延生长的柱状晶组成。。。。。。由于是逐道逐层通过冶金团结的方法举行沉积成形，，，，，，各沉积层之间保存显着的层带结构，，，，，，熔池界线清晰可见[55]。。。。。。SLM成形In718合金室温抗拉强度约1473 MPa，，，，，，直接时效处置惩罚后在650℃高温下抗拉强度抵达1200 MPa[56]。。。。。。然而，，，，，，镍基高温合金的使用温度已经靠近极限，，，，，，通过工艺刷新对其使用温度的提升有限。。。。。。单晶高温合金逐渐被应用于发念头涡轮叶片。。。。。。Korner等[57]研究了增材制造CMSX-4单晶高温合金的拉伸性能，，，，，，800℃以下时增材制造单晶高温合金的屈服强度和塑性随着温度的升高而增添，，，，，，之后随温度升高，，，，，，强度有所下降，，，，，，但塑性进一步增添，，，，，，并且在1050℃/160 MPa条件下，，，，，，增材制造单晶高温合金的长期性能要高于定向凝固单晶高温合金。。。。。。

现在，，，，，，新型耐高温质料主要集中在超高温陶瓷、高熵合金和陶瓷基复合质料领域。。。。。。陶瓷基复合质料因其高熔点、密度低、高强度以及优异的化学稳固性，，，，，，被普遍应用于高明声速航行器、火箭推进系统等领域[58]。。。。。。陶瓷基复合质料包括氧化物陶瓷、前驱体转化陶瓷、生物陶瓷、以及复合陶瓷等。。。。。。近年来，，，，，，碳化硅陶瓷复合质料增材制造逐渐受到关注。。。。。。现在普遍使用的复合质料增强相主要有一连纤维和短纤维。。。。。。为了提高陶瓷基复合质料的强度，，，，，，在成形前需要在纤维外貌制备保唬；；；；；；ば酝坎，，，，，，常用的制备方法有化学气相渗透法、前驱体浸渍裂解法和水热法[59]。。。。。。其成形工艺包括激光选区烧结成形(SLS)、激光选区熔化成形(SLM)、黏结剂喷射成形(BJ)、三维打印(3DP)、熔融沉积成形(FDM)、光固化成形(SLA)等[60]。。。。。。种种增材制造手艺制备的短纤维增强碳化硅陶瓷基复合质料的力学性能差别不大，，，，，，每种手艺各有优弱点，，，，，，适用于差别领域[59]。。。。。。关于增材制造一连纤维增强陶瓷基复合质料来说，，，，，，由于一连纤维在复合质料中的排布有显着的偏向性，，，，，，在裂纹扩展历程中纤维会爆发托粘、拔出等征象，，，，，，使得裂纹扩展路径爆发偏转提高了强度和断裂韧性，，，，，，因此增材制造一连纤维增强碳化硅陶瓷基复合质料的韧性一样平常高于短纤维增强陶瓷基复合质料。。。。。。

2.2超低温质料增材制造研究希望

航空航天装备的液氢/液氧推进系统、深空探测器和超导装备所办事情温度极低，，，，，，构件需要在极端低温(如-253℃)下坚持结构完整性和功效稳固，，，，，，对低温质料的性能提出了严苛的要求。。。。。。

通常金属质料的韧性随着温度的降低而急剧下降，，，，，，其断裂方法也会从韧性断裂转变为脆性断裂。。。。。。现在常用的低温质料有奥氏体不锈钢、铝合金和钛合金。。。。。。目今关于增材制造低温质料的研究较缺乏。。。。。。成志超等[61]研究了电弧增材制造高锰奥氏体低温钢的拉伸性能，，，，，，发明试样保存显着的各向异性，，，，，，但差别偏向的拉伸强度均凌驾600 MPa，，，，，，伸长率均大于35%。。。。。。王东波等[62]研究了电弧增材制造N50钢的组织与低温性能，，，，，，发明Mn元素对N50钢的低温韧脆性影响显著，，，，，，Mn含量升高会造成-196℃下N50钢的伸长率从28%下降到24%，，，，，，攻击韧性从11.0J下降至3.6J。。。。。。铝合金液氢储罐被海内外普遍用于火箭发射领域，，，，，，其中我国还将2219铝合金作为新一代运载火箭邮箱的结构质料[63]。。。。。。7050铝合金则被用作航天器质料，，，，，，航天器在绕近地轨道航行历程中，，，，，，日照区和阴影区外貌温差达250℃，，，，，，对证料的稳固性要求较高。。。。。。刘佳斌[64]剖析了增材制造7050铝合金崎岖温循环历程中的组织和性能，，，，，，发明纳米  η相经由5次循环后数目增添，，，，，，10次循环后析出了尺寸更小的  η ′相，，，，，，固溶时效处置惩罚试样在10次循环后抗拉强度达477.9MPa。。。。。。

钛合金的屈服强度是不锈钢的3倍以上，，，，，，在相同载荷下可以更好地对抗变形和破损，，，，，，因此钛合金在低温情形下泛起出更高的质料性能。。。。。。吴自越[65]研究了增材制造钛合金的低温疲劳行为，，，，，，在低应力区，，，，，，试样在20K和77K条件下构件的疲劳寿命相差不大，，，，，，在高应力区，，，，，，20K条件下构件的疲劳寿命显著低于77K条件下的疲劳寿命。。。。。。汪斌[66]研究了选区激光熔化成形TC4钛合金在超低温下的拉伸性能，，，，，，发明室温下其抗拉强度和屈服强度划分为1255MPa和1214MPa，，，，，，而在低温(77K)下质料的抗拉强度和屈服强度大幅提升，，，，，，增添到1705MPa和1607MPa。。。。。。

基于以上文献可知，，，，，，航空航天领域对极端情形质料的需求推动了增材制造手艺在超高温/低温质料构件制备中的应用。。。。。。在超高温领域，，，，，，镍基高温合金主要面临快速加热和冷却导致的热应力和裂纹，，，，，，以及使用温度靠近极限的难题，，，，，，通过预热基板、优化工艺参数和因素改性等手段显著提升了质料的性能。。。。。。陶瓷基复合质料通过一连纤维增强和界面优化展现出优异的耐高温性能。。。。。。在超低温领域，，，，，，质料的主要问题是低温脆性和各向异性，，，，，，可以通过新质料研发或仿生结构设计提升质料的低温抗裂性能。。。。。。

2.3航空航天典范构件的增材制造

航空领域，，，，，，中科祥龙接纳SLM工艺制造了K438镍基高温合金大尺寸飞机发念头热端部件，，，，，，带冷却耐温中心支持。。。。。。该部件在发念头中认真受力、降噪与吸振，，，，，，关于部件性能要求极高。。。。。。中航迈特开发的MT-IN939G镍基高温合金粉末突破了古板增材制造参数窗口窄、易开裂的难题，，，，，，适用于850℃以上高温情形。。。。。。该质料已用于航空发念头燃烧室、导向叶片等热端部件。。。。。。接纳光固化快速成形手艺制备的SiC陶瓷基复合质料空心涡轮叶片可以耐1300℃高温，，，，，，为航空工业热端部件的制造提供了新的手艺手段[59]。。。。。？？？？？？？？占浞瓷渚翟诤娇找８小⑻煳氖硬斓攘煊蚓哂幸ψ饔，，，，，，现有的空间反射镜质料如玻璃、金属铍等光学反射率、高温热稳固性缺乏，，，，，，借助增材制造手艺制备的SiC陶瓷基复合质料反射镜热学性能优异，，，，，，同时大幅降低了重量和本钱

航天领域，，，，，，欧洲航天局(ESA)委托欧洲航空航天公司与法国赛峰集团团结建设Ariane Group打造Ariane6号火箭，，，，，，研发重点在于火箭助推器，，，，，，其推进？？？？？？？？樾柙诩斯た鱿卤⒅卮蟮耐屏，，，，，，以包管火箭的发射效能[67]。。。。。。喷嘴头是助推器的焦点组件之一，，，，，，古板工艺是接纳铸造、铜焊、焊接与钻孔等工序后装配而成，，，，，，在极端负荷下危害极大，，，，，，ArianeGroup接纳选区激光熔化手艺选用耐高温耐侵蚀的In718高温合金来制造Ariane6号火箭喷射头，，，，，，将248个单独部件整合为一个部件，，，，，，与古板制造要领相比，，，，，，不但镌汰了装配操作，，，，，，还降低了因毗连件带来的特殊重量，，，，，，如图3所示。。。。。。推力室是液体火箭发念头的焦点，，，，，，在极端温度、压力、振动和氧化情形下运行，，，，，，是液体火箭发念头中最重大、制造难度最大、制造周期最长的部件。。。。。。首都航空机械有限公司接纳激光选区熔化(SLM)手艺，，，，，，乐成制造直径600mm、高度850mm的铬锆铜合金推力室内壁试件，，，，，，是海内首个整体增材制造的大尺寸铜合金火箭发念头部件。。。。。。生产周期从古板6个月缩短至15~20天，，，，，，性能提升50%以上，，，，，，本钱显著降低。。。。。。美国国家航空航天局马歇尔航天航行中心(MSFC)接纳直接能量沉积手艺制造了一种直径为1.52m、高度为1.78m的RS-25发念头整体通道喷管，，，，，，并举行了多次高温测试，，，，，，具有较高的使用寿命[67]。。。。。。北京航空航天大学王华明院士团队接纳激光定向能量沉积(DED)手艺制造铜合金(CuCrZr)内壁+镍基高温合金(GH4169)外壁的火箭燃烧室，，，，，，解决5000℃高温燃气攻击下的导热与结构强度问题。。。。。。通过热喷涂预处置惩罚优化界面冶金团结，，，，，，阻止古板电镀工艺的缺陷[68]。。。。。。

澳大利亚金属增材制造公司SPEE3D的XSPEE3D系统在亚零度情形下乐成打印铝、不锈钢等金属部件。。。。。。该系统接纳冷喷涂手艺(CSAM)，，，，，，无需激光或惰性气体，，，，，，适合偏远地区快速制造。。。。。。它可以制造直径达0.9m、高度达0.7m、最大重量为40kg的部件，，，，，，可在-30℃情形下运行，，，，，，打印速率达100g/min，，，，，，支持战地按需制造[44]。。。。。。中国石油工程质料研究院接纳电弧增材制造手艺自主设计完成了油气管道用TE555低温大口径厚壁三通构件，，，，，，该零件直径1219mm，，，，，，质量达4970kg，，，，，，产品适用于-60℃和-45℃两种低温情形，，，，，，提升低温情形下的结构完整性和清静性。。。。。。

3、面向太空情形的在轨增材制造

随着人类太空探索运动的一直深入，，，，，，空间站建设、深空探测、在轨效劳等使命对太空制造手艺提出了迫切需求。。。。。。古板航天器的结构件和功效部件主要依赖地面制造后发射入轨，，，，，，但这种方法面临发射本钱高、运载能力受限、维修替换难题等问题。。。。。。特殊是在深空探测和恒久驻留使命中，，，，，，若要害部件失效，，，，，，地面补给周期长、本钱高昂，，，，，，严重制约使命的可靠性和可一连性。。。。。。太空在轨增材制造是指在微重力、高真空、极端温度交变等特殊空间情形下，，，，，，使用增材制造手艺直接在轨道上制造或修复航天器构件。。。。。。因此，，，，，，太空在轨增材制造成为实现航天器自主维护、结构快速重构甚至太空资源原位使用的要害手艺。。。。。。

3.1塑料质料在轨增材制造研究希望

20世纪60年月，，，，，，美国率先最先探索在太空情形中举行质料加工和零部件制造的可行性。。。。。。进入21世纪后，，，，，，太空制造手艺逐渐从实验室阶段转向空间航行验证，，，，，，并使质料的研发也从初始的简单结构质料生长为多功效复合质料。。。。。。受太空极端情形和资源匮乏的影响，，，，，，面向太空制造的质料要求能够遭受运行轨道上的热交变、紫外线、辐照和原子氧等极端情形，，，，，，同时还要具有较好的可制造工艺性。。。。。。早期，，，，，，NASA在多种高性能聚合物质料中选择了ABS塑料作为国际空间站在轨增材制造的首次验证质料[69-70]。。。。。。NASA还使用国际空间站开展了大宗非金属质料的空间搭载验证事情，，，，，，形成了空间应用高分子质料选用手册[71]。。。。。。

碳纤维增强热塑性复合质料由于具有较好的导热性、耐疲劳和热膨胀特征，，，，，，是一种可实现在轨制造的优异质料。。。。。。Zhong等[72]将玻璃短纤维与ABS树脂混淆制成三种差别纤维含量的复合质料丝材，，，，，，然后用于熔融沉积快速成型工艺，，，，，，发明加入短纤维能够显著提高复合质料的拉伸强度，，，，，，但柔性和加工性有所下降。。。。。。Tekinalp等[73]将短碳纤维(长度0.2~0.4mm)与ABS树脂在220℃条件下混淆匀称，，，，，，制成质量分数在10%~40%不等的四种复合质料，，，，，，发明FDM成形复合质料样品与古板的注塑复合质料相比，，，，，，拉伸强度与拉伸模子划分提高了115%和700%。。。。。。以上短纤维复合质料增材制造的研究要领相近，，，，，，均是将短纤维通过一定的方法与树脂混淆，，，，，，复合质料制造要领简朴，，，，，，但整体性能较基体质料提高有限，，，，，，一样平常30%以内。。。。。。

众多学者研究发明，，，，，，使用一连纤维作为增强相，，，，，，复合质料的力学性能可以获得显著提升Masaki等[76]提出一种基于FDM成形的一连纤维增强热塑成形要领，，，，，，省去了模压工艺流程，，，，，，大幅提高了生产效率。。。。。。他还以黄麻纤维和碳纤维作为增强相，，，，，，PLA树脂为基体，，，，，，接纳FDM手艺制造了无纤维添加的PLA树脂、黄麻纤维复合质料和碳纤维复合质料，，，，，，发明黄麻纤维复合质料的拉伸强度和模量划分比纯PLA树脂样品提高了157%和134%，，，，，，而碳纤维增强的复合质料样品的拉伸强度和模量最高[77]。。。。。。西安交通大学田小永教授等研究了工艺参数对复合质料弯曲强度的影响，，，，，，剖析了碳纤维与PLA界面特征的影响因素[78]。。。。。。由于FDM成形历程中，，，，，，相邻丝与丝之间的黏结特征会影响复合质料的力学性能，，，，，，使得样品的力学性能保存各向异性[79]。。。。。。一连纤维增强复合质料虽然力学性能显著提高，，，，，，但样品力学性能保存各向异性，，，，，，西安交通大学田小永教授团队提出接纳多标准并行设计要领，，，，，，通过优化纤维取向与宏观拓扑结构改善其性能[80]。。。。。。别的，，，，，，复合质料还面临增强相与基体的界面团结弱的问题，，，，，，大气常温等离子体实时处置惩罚或实时施加激光预热提高层间团结点的温度等纤维外貌改性要领关于界面优化具有显著效果[81]。。。。。。

3.2金属质料在轨增材制造研究希望

太空在轨增材制造研究的质料主要是古板的合金质料。。。。。。NASA针对古板合金质料开展了电子束熔丝增材制造研究，，，，，，剖析了太空情形对铝合金增材制造工艺及参数的影响，，，，，，铝合金样品的性能抵达了锻件的标准[82-83]。。。。。。2017年，，，，，，NASA开发了金属沉积制造系统，，，，，，该系统使用金属质料和黏结剂制造零件，，，，，，并开发了响应的TC4钛合金丝材[84]。。。。。。

然而，，，，，，金属增材制造的热源(激光、电子束、电弧等)的能量密度极高，，，，，，差别元素在差别温度的蒸气压保存差别，，，，，，使得其蒸发速率有显著差别，，，，，，而真空情形会加剧这一征象[85-86]。。。。。。同时，，，，，，在真空情形下，，，，，，增材制造历程中的热量无法通过空气对流散失，，，，，，热累积较地面增材制造更严重，，，，，，并导致温度梯度和冷却速率有所下降，，，，，，从而对零件的组织和性能爆发影响。。。。。。Zhan等[87]研究发明，，，，，，电子束焊接铝合金时导致焊缝中爆发了不匀称的元素漫衍，，，，，，镁元素烧损严重的区域拉伸强度均下降。。。。。。由于太空特殊情形的限制，，，，，，金属粉末具有的可浮性和爆发性难以在零重力情形下应用、存储和群集等方面的手艺瓶颈[88-89]。。。。。。在微重力情形下，，，，，，增材制造历程中丝材的熔滴过渡无法依赖重力，，，，，，导致液态金属的润湿性及熔池内部的对流与地面增材制造同样保存差别，，，，，，会严重影响成形件的质量和性能[90]。。。。。。定向凝固Al-Bi-Sn合金在微重力情形下主要由等轴晶组成，，，，，，而在常重力情形下样品泛起相疏散结构[91]。。。。。。在微重力情形下，，，，，，增材制造或焊接历程中熔池中的金属蒸气无法依赖浮力上浮溢出熔池，，，，，，以是失重情形下制造的Sn-Ag-Cu合金样品中孔隙率较高，，，，，，抵达了14%，，，，，，而常重力情形下制造的样品孔隙率低于1%

别的，，，，，，太空舱内所处真空、微重力等特殊情形，，，，，，在舱外空间制造还要面临极端温度、高能粒子辐射等的影响，，，，，，这种极端情形对金属质料太空增材制造带来了严肃的挑战。。。。。？？？？？？？？占湔久媪偬粽丈涞钠蛭露雀叽121℃，，，，，，背阴面温度降至-157℃。。。。。。这种极大的温差规模和热循环作用可能会使零件在服役历程中爆发应力和疲劳裂纹，，，，，，影响其清静性。。。。。。Li等[90]研究了奥氏体不锈钢的低温拉伸性能，，，，，，发明当温度降至一140℃时伸长率下降了27%，，，，，，塑性变形机制由变形孪晶转变为应力诱导马氏体相变。。。。。。在近地轨道空间的原子氧密度可以抵达1013~1016atom/(cm2s)，，，，，，与高速航行器碰撞爆发的相对动能较高，，，，，，可能会使金属在太空爆发侵蚀征象。。。。。。Morrissey等[92]研究了原子氧对Ag和Al的影响，，，，，，发明金属基体中缺陷的数目随着碰撞能量与次数的增添而增多，，，，，，相同条件下Al的空位缺陷更多且侵蚀深度相比于Ag更深。。。。。。

3.3模拟月壤增材制造研究希望

月球基地作为深空探索的“中转站”，，，，，，关于人类实现宇宙探索具有主要意义。。。。。。月壤作为月球上最富厚的资源，，，，，，使用月壤举行制造建设月球基地关于宇宙探索意义重大。。。。。。月壤主要由岩石碎屑、矿物颗粒、玻璃纸颗粒等组成，，，，，，其因素和质料特征与地球土壤差别较大。。。。。。2010年，，，，，，Cesaretti等[93]接纳D-Shape工艺对模拟月壤质料举行增材制造，，，，，，将黏结剂喷在粉体外貌，，，，，，通过爆发化学反应固化黏结，，，，，，制造了蜂窝状和鸟巢状月壤结构件。。。。。。2017年，，，，，，Jakus等[94]将模拟月壤与模拟火星土壤举行球磨，，，，，，然后再将二者划分于聚乳酸-羟基乙酸共聚物、外貌活性剂、稀释剂等混淆制成“墨水”，，，，，，接纳直接墨水读写(DIW)增材制造工艺制备了却构件，，，，，，模拟月壤结构件的拉伸应变高达250%，，，，，，如图4所示。。。。。。DIW手艺对证料流动性和浆料具有优异的兼容性，，，，，，但在有机黏结剂的存储以及微重力挤压方面保存问题。。。。。。现在研究批注已有多种增材制造手艺可以实现模拟月壤制造，，，，，，但在月球微重力情形下保存月壤粉末容易漂浮难题，，，，，，制备出的月壤结构件大多保存孔隙缺陷[95-96]。。。。。。中国科学院研究职员接纳数字光处置惩罚手艺(DLP)在失重条件下对打印的浆液举行调控，，，，，，解决了微重力情形下粉末漂浮的难题[97]。。。。。。Dou等[98]在微重力情形下接纳DLP手艺打印了陶瓷浆料，，，，，，测试了差别气氛下模拟月壤机构件的力学性能，，，，，，研究发明在1150°C空气气氛下烧结的试样力学性能最佳。。。。。。

现在应用于模拟月壤的增材制造手艺有高能束选区烧结、黏结剂喷射、光固化快速成型、选区激光熔化等，，，，，，部分增材制造手艺用的原质料好比黏结剂需要在地面通过空间站运输到月球，，，，，，其运输和贮存本钱对各国职员是一浩劫题。。。。。。别的，，，，，，在低重力月球情形中，，，，，，液体质料极易挥发，，，，，，质料消耗重大。。。。。。因此在月球上举行原位增材制造研究具有重大意义，，，，，，于是对月球中的原质料举行提取至关主要[99]。。。。。。月壤中的金属/非金属矿物主要以氧化物的形式保存于月壤中，，，，，，外洋的NASA、洛克希马丁公司和海内的中国科学院等单位对月壤中的原质料举行了提取剖析，，，，，，接纳还原法和剖析法获得了单质质料，，，，，，但制造效率相对较低  [99?101]。。。。。。

太空在轨增材制造是支持深空探测和空间使命的要害手艺，，，，，，在增材制造塑料质料方面，，，，，，已乐成验证了ABS塑性的太空制造可行性，，，，，，碳纤维增强热塑性复合质料显著提升了质料的性能，，，，，，可是一连纤维增强复合质料仍保存各向异性和界面团结较弱的问题，，，，，，可通过多标准设计和外貌改性举行改善。。。。。。金属质料在轨制造熔池扰动大和极端温度交变(一157~121℃)引发剩余应力，，，，，，进而影响零件成形精度。。。。。。月壤原位制造需要解决资源原位提取难题，，，，，，未来可围绕太空专用质料开发、微重力工艺顺应性、月壤提炼/接纳等方面举行研究，，，，，，从而构建太空制造系统。。。。。。

3.4太空在轨增材制造典范应用

美国太空制造公司于2014年在国际空间站上完成首台太空增材制造装备验证后，，，，，，于2016年至2018年安排了三代增材制造装备。。。。。。接纳熔融沉积快速成形工艺为国际空间站制造了在地面难以制造出的多种非金属物品，，，，，，实现了太空中的首次增材制造[102]。。。。。。TUI公司提出了“蜘蛛制造”太空制造手艺构想，，，，，，使用“蜘蛛机械人”实现在轨集成大型空间结构[103]。。。。。。NASA则提出通过“太空修建师”项目在空间站外装置接纳增材制造手艺的空间机械人，，，，，，用于在轨制造大型空间结构，，，，，，如图5所示[102]。。。。。。

2018年，，，，，，阿列维公司与太空制造公司相助，，，，，，开发了可以在微重力情形下挤出生物质料和细胞，，，，，，逐层构建组织的增材制造装备“ZeroG”。。。。。。别的，，，，，，该公司还妄想在未来使用生物质料增材制造手艺来支持宇航员的太空医疗。。。。。。NASA与SMRC公司相助，，，，，，将卵白质、淀粉等营养素以干粉的形式直接送入增材制造装备，，，，，，在打印喷头中与油或水混淆，，，，，，从而为在轨航行的航天员提供个性化的营养品。。。。。。海内在非金属质料在轨增材制造手艺方面也开展了大宗研究。。。。。。2016年，，，，，，中国航天员训练中心主导的“太空180”试验中也配备了增材制造食物装备。。。。。。我国在2020年通过新一代载人飞船实验舱完成了全球首次一连碳纤维复合质料的太空增材制造，，，，，，其装备可实现全自动无人操作  [104]。。。。。。北京卫星制造厂开展了太空情形下熔融沉积成形工艺研究，，，，，，重点探讨了空间情形下复合质料界面行为对成形质量的影响，，，，，，并制备出一连纤维增强复合质料[99]。。。。。。中国科学院研究团队在抛物线失重飞机中完成了国际首次微重力情形下的陶瓷质料立体光刻成形手艺试验。。。。。。本次试验使用的新型类固态陶瓷膏体质料可在微重力情形中约束细腻粉末，，，，，，可以顺应微重力条件。。。。。。

月球是距离地球最近得星球，，，，，，于是月球探测成为了21世纪天下航天运动的重点偏向。。。。。。建设月球基地，，，，，，逐步开展深空探索是全球航天届聚焦的手艺蹊径。。。。。。因此，，，，，，研究月壤增材制造手艺进而用于月球原位制造至关主要。。。。。。2014年Barmatz等在选区激光熔化系统中添加了微波加热？？？？？？？？，，，，，，可以将模拟月壤粉体直接烧结成为结构件，，，，，，缩境中约束细腻粉末，，，，，，可以顺应微重力条件。。。。。。月球是距离地球最近得星球，，，，，，于是月球探测成为了21世纪天下航天运动的重点偏向。。。。。。建设月球基地，，，，，，逐步探索3D打印在深空探测方面的应用，，，，，，主要包括使用月壤举行建设打印和太空食物打印等，，，，，，从而为远程航行的航天员提供栖息地和食物[106]。。。。。。唬；；；；；；锌萍即笱Ф×以仆哦酉低逞芯苛薍UST-1模拟月壤的烧结条件，，，，，，经差别气氛烧结发明，，，，，，真空有助于提高样品致密度与力学强度[107-108]。。。。。。北京卫星制造厂团结清华大学开展了基于CUG-1A模拟月壤的月面基础设施构建手艺研究，，，，，，研制了低消耗、高效率成形样机，，，，，，制备出高致密度C30强度月壤砖块结构[109-110]。。。。。。

金属零件的制造是太空在轨增材制造的难点和挑战。。。。。？？？？？？？？罩锌统倒居肫湎嘀樵贓SA的支持下开发了金属3D打印机，，，，，，并于2024年1月随货运飞船运抵国际空间站。。。。。。打印机被装置在哥伦布实验舱内，，，，，，并置于一个密封的盒子中，，，，，，盒子内通过氮气取代氧气，，，，，，以消除火灾危害，，，，，，同时避免高温打印历程中金属的氧化。。。。。。2024年8月，，，，，，国际空间站乐成完成了历史上首次在太空微重力情形下的金属增材制造，，，，，，制备出S形平面不锈钢试样，，，，，，这一突破标记着在轨制造领域的重大奔腾[103]。。。。。。美国在太空情形下乐成实现金属玻璃3D打印，，，，，，开发了由块状金属玻璃(BMG)制成的齿轮箱，，，，，，展现出这类质料的应用潜力[111]。。。。。。

以上文献可以看出，，，，，，从非金属和食物制造到外星基地建设，，，，，，太空在轨制造手艺生长迅速，，，，，，正逐步从实验阶段迈向规模唬；；；；；；τ，，，，，，成为推动深空探测、空间基础设施建设和商业航天经济的要害驱动力。。。。。。

4、水下增材制造研究希望及应用

随着陆地资源的消耗逐渐加剧，，，，，，海洋资源的主要性不言而喻，，，，，，合理开发海洋资源是推动我国经济可一连生长的须要条件。。。。。。海洋资源的开发离不开海洋工程装备，，，，，，海底空间站、海上油气平台等工程和新型核电站的建设对制造手艺提出了更高的要求。。。。。。水下增材制造要领包括水下湿法和水下干法增材制造，，，，，，水下干法增材制造要领包括局部干法水下增材制造和高压干法水下增材制造两种。。。。。。现在，，，，，，研究较多的是局部干法水下增材制造。。。。。。

20世纪，，，，，，海内外研究职员围绕高压焊接/增材制造实验舱模拟水深压力开展了大宗研究。。。。。。1954年，，，，，，美国首次提出水下高压干法焊接要领，，，，，，并于1966年用于生产，，，，，，实验水深抵达300m左右[112]。。。。。。Cranfield大学开发了最大压力为2.5MPa的高压实验舱，，，，，，同样实验了高压干法水下焊接实验[113]。。。。。。哈尔滨工业大学、北京石油化工大学等也举行了类似研究，，，，，，最大事情压力抵达了5.0MPa[114-115]。。。。。。水下增材制造平台对增材制造构件的质量至关主要，，，，，，因此差别单位开发了响应的水下增材制造/再制造装置，，，，，，如图6所示。。。。。。哈尔滨工程大学崔秀芳等[116]接纳水下湿法激光增材制造装置完成了镍铝青铜熔覆层的制备。。。。。。唬；；；；；；侠砉ご笱跽衩鞯萚117]发明了一种适用于水下局部干法修复的双层排水罩，，，，，，可以在局部区域形成一层高压气幕，，，，，，使排水效果增强。。。。。。东南大学张胜标等[118]设计了一种栅格排水罩，，，，，，经由栅格结构的太过作用分解重大的水流，，，，，，增添局部空腔的稳固性。。。。。。哈尔滨工业大学Fu等[119]则设计了双层气体保唬；；；；；；ぜす馀缱，，，，，，可以实现60mm水下不锈钢的激光填丝修复。。。。。。

水下压力情形对增材制造样品的成形质量影响显著。。。。。。高压情形气氛对电弧形态影响较大，，，，，，随着压力的增添，，，，，，弧柱沿径向缩短，，，，，，电弧亮度增添。。。。。。别的，，，，，，随着压力的增添，，，，，，熔池的冷却速率会加速  [120]。。。。。。Zhang等  [121]研究发明，，，，，，随着成形舱内压力的升高，，，，，，选区激光熔化成形不锈钢历程中球化征象会有所抑制，，，，，，使得样品的外貌质量获得改善。。。。。。真空情形可以有用避免选区激光熔化纯钛微氧化，，，，，，同时提高了外貌精度。。。。。。低压情形下(100Pa)熔池的外貌温度(2300K)要低于大气压力下(2800K)，，，，，，较低的压力驱动力对流，，，，，，外貌粗糙度下降[122]。。。。。。

别的，，，，，，由于局部干法水下增材制造基板周身处于水情形中，，，，，，因此，，，，，，水冷情形对熔池凝固速率也有影响。。。。。。Liu  [123]接纳同步送粉水下激光增材制造手艺制备了铁基涂层，，，，，，发明水下情形对增材制造历程中的强冷效果使得试样的柱状晶坚持较强的定向生长趋势。。。。。。Fu  [124]研究发明，，，，，，水下激光熔丝增材制造TC4钛合金试样内部的针状马氏体含量较陆上高，，，，，，且由于水冷影响使得板条或片层宽度减小。。。。。。东南大学孙桂芳教授团队乐成实现了水下0.02~0.15 m情形中钛合金的增材制造，，，，，，并在水下30m情形中实现了低合金高强度钢HSLA-100损伤基板的原位修复，，，，，，获得的增材/修复试样的力学性能与陆上试样相当，，，，，，甚至更优  [125-128]。。。。。。

目今，，，，，，水下增材制造的应用案例较少。。。。。。挪威机械人公司与 Equinor、Sintff、Gassco等公司相助开发了水下机械人系统Nautilus，，，，，，既可以实现增材制造功效，，，，，，也可以举行修复再制造，，，，，，在挪威的特隆赫姆海湾完成磷拼合质料维修的深水测试。。。。。。

综上可知，，，，，，海内外研究团队在水下增材制造及再制造方面已取得显著效果，，，，，，包括装备立异、工艺优化和质料性能调控，，，，，，然而在深水高压情形下(>5MPa)的增材制造工艺顺应性、恒久耐侵蚀性和重大？？？？？？？？銮樾蜗碌淖氨肝裙绦苑矫婊剐柰黄，，，，，，未来可围绕智能水下制造系统开发、耐侵蚀专用质料开发和深海原位制造手艺等方面举行研究。。。。。。

5、结语及展望

作为一种数字化制造手艺，，，，，，增材制造手艺通过逐层累积的加工方法实现了重大结构零件的无模具、快速整体成形，，，，，，在核工业、航空航天、太空以及水下领域展现出重大的应用价值与潜力。。。。。。核工业领域，，，，，，增材制造手艺可以提高核反应堆要害零件的性能与清静性。。。。。。该手艺还可实现航空航天陶瓷、镍基高温合金等重大结构的一体化成形，，，，，，团结结构优化设计还能显著提升极端温度情形下的零件可靠性。。。。。。太空领域借助增材制造手艺实现了按需制造，，，，，，镌汰了太空使命的物资携带量，，，，，，提高了人类太空探索的无邪性。。。。。。水下增材制造则解决了水下装备的生产及快速维修，，，，，，包管了深海水下作业的一连性。。。。。。总体而言，，，，，，增材制造手艺为人类在极端情形下的探索与建设提供了有力支持。。。。。。凭证现在的海内外研究现状和应用趋势，，，，，，为了进一步施展增材制造手艺在极端情形的要害作用，，，，，，未来需要在以下几方面实现突破。。。。。。

(1)高性能质料的开发。。。。。。极端情形构件对证料的耐高温、抗辐射、抗侵蚀等性能提出了极高要求，，，，，，这推动了增材制造专用质料的立异生长。。。。。。极端情形质料的研发成为先进制造领域的主要突破口，，，，，，为了知足航空航天、深空深海探测、核能使用等极端服役条件下对证料性能的严苛要求，，，，，，目今亟需开发耐高温、抗辐照、耐侵蚀、抗攻击等特征的新质料。。。。。。如，，，，，，中高熵合金具有优异的低温韧性，，，，，，在极低勘探和太空应用中具有主要价值，，，，，，陶瓷质料和稀土高温合金具有优异的高温性能，，，，，，但这些新质料距离商业化应用尚有差别。。。。。。此方面可以团结高通量增材制造手艺，，，，，，以极端情形构件应用为目的，，，，，，针对强辐射、高真空、微重力等特殊情形的质料顺应性需求，，，，，，举行新质料的快速因素设计和迭代开发，，，，，，为探索和使用极端情形提供坚实的质料基础。。。。。。

(2)多质料重大构件一体化增材制造。。。。。。航空航天、核工业、太空等领域对结构功效性和轻量化的要求一直提升，，，，，，尤其是极端服役情形下，，，，，，质料和结构需要集多种性能和功效为一体，，，，，，古板的均质质料已难以知足要求。。。。。。通过多质料或异质质料精准结构和结构功效一体化设计，，，，，，不但可以获得功效梯度、异质集成的高性能多功效构件，，，，，，还可以实现古板制造工艺难以企及的性能突破。。。。。。然而，，，，，，在极端情形下多质料整体构件面临更大的挑战，，，，，，好比差别质料的热膨胀系数差别较大，，，，，，可能会导致构件在极端温度下泛起应力集中，，，，，，从而影响结构完整性，，，，，，因此质料的界面团结强度和耐久性需要进一步优化，，，，，，以确保在极端情形下的稳固性。。。。。。通过机械学习剖析数据库，，，，，，构建多质料构件性能展望模子，，，，，，获得最优的多质料配比与界面处置惩罚计划，，，，，，同时实现成形工艺闭环控制，，，，，，最终实现重大结构-功效一体化的制造范式。。。。。。在极端情形下，，，，，，构件的微观结构与通例情形差别较大，，，，，，对构件举行从微观到宏观的多标准结构设计与制造，，，，，，准确控制质料的微观结构，，，，，，关于优化构件的整体性能至关主要。。。。。。

(3)智能自顺应增材制造装备研发。。。。。。现在增材制造装备尤其是金属增材制造装备尺寸大，，，，，，在极端条件下好比太空或深海唬；；；；；Ｇ樾，，，，，，增材制造装备怎样运输到现场举行原位制造也是很是大的挑战。。。。。。增材制造装备未来需要具备紧凑的结构和自主运行能力，，，，，，并能够遭受极端温度、压力、辐射等的影响。。。。。。别的，，，，，，在无人或高危唬；；；；；Ｇ樾沃，，，，，，装备需具备自主决议能力，，，，，，可以通过人工智能、实时监测手艺，，，，，，实现现场打印历程的动态参数调解，，，，，，使零件能够知足极端条件。。。。。。因此，，，，，，极端条件下的增材制造装备亟需在智能控制、可靠性方面获得突破。。。。。。

(4)基于全流程工艺的增材制造，，，，，，实现可一连性的太空在轨及深海原位制造。。。。。。增材制造手艺在太空在轨制作、深海装备等极端情形中的应用潜力重大，，，，，，太空与深海等极端情形构件的增材制造手艺正迎来快速生耐久。。。。。。在全流程工艺优化方面，，，，，，需要致力于开发越发高效、精准的增材制造工艺。。。。。。针对太空和深海唬；；；；；Ｇ樾蔚奶厥庑，，，，，，亟需探索使用太空或深海中的原位资源举行增材制造，，，，，，减小对地球资源的依赖，，，，，，同时开发质料再接纳使用手艺，，，，，，构建“原位取材-质料再生-构件制造”三位一体的自主制造系统。。。。。。团结数字孪外行艺，，，，，，在太空和深海唬；；；；；Ｇ樾沃惺迪衷霾闹圃炖痰氖凳钡骺睾驮恢圃。。。。。。团结机械人自主装配与增材制造手艺，，，，，，实现增材制造历程的自主化和智能化。。。。。。最终形成“地外资源就地使用、深海装备自维持制造”的可一连制造新模式，，，，，，大幅降低太空探索及海洋开发的物资补给需求，，，，，，推感人类向太空和深海一连迈进。。。。。。

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（注，，，，，，原文问题：从地球到深空：极端服役条件下的增材制造手艺研究希望）

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