中國粉體網訊 增材制造（3D打印）被世界各國視為提升國家競爭力、應對未來挑戰優先發展的先進制造技術。與傳統機械加工原理不同，增材制造通過材料逐層累加可制造傳統方法難以制造的復雜結構，因此，有望實現金剛石工具制品整體化和精密化成形。但增材制造技術在金剛石復合材料方面的研究和應用才剛剛起步，國內外基本處于同步水平。
當前金剛石磨具領域面臨的主要技術瓶頸在于：磨具制品結構-功能一體化設計與制造技術亟待提升，現有結構形狀簡單、加工效率低，缺少如多孔體、內流道等復雜形狀結構，金剛石顆粒的有序排布、材料成分梯度分布等特殊微結構，以提升容屑、冷卻、緩解應力的功能。激光增材制造技術是增材制造技術中最具代表性的一類，在增材制造技術領域中至關重要。
近年來，國內外學者及研究機構圍繞金屬基金剛石復合材料激光增材制造方向開展了較為豐富的探索性研究工作，并取得了一系列成果。Spierings等首次通過粉末床熔融（Powder Bed Fusion-laser Beam，PBF-LB）技術制備了以 Cu-Sn-Ti-Zr為金屬結合劑的單晶金剛石復合材料，初步驗證了PBF-LB制備金屬基金剛石復合材料的工藝可行性。楊展等針對金屬結合劑成分、PBF-LB工藝參數和金剛石選型三個方面進行材料及工藝優化研究，試驗結果表明，金屬結合劑粉末的粒度極大影響著復合材料的成形性。Fang等在上述研究的基礎上，進一步探究了不同PBF-LB工藝參數對金屬基金剛石復合材料表面形貌、金屬結合劑硬度、復合材料致密度以及微觀結構的影響規律。Rahmani等制備了金剛石分布規則的NiCr合金/金剛石復合材料砂輪，解決了精密、超精密加工的金剛石磨具中磨粒分布不規則以及制備工藝復雜等難題。
在激光增材制造過程中，金剛石的熱損傷來源有兩方面，一是激光對金剛石顆粒的直接輻照，二是高溫熔池對磨粒的熱傳導與熱積累效應。研究表明，激光直接照射在激光增材制造（Laser Addi-tive Manufacturing，LAM）制備的金剛石復合材料中會發生石墨化。然而，事實上金剛石的熱損傷更易發生在與熔池直接接觸的過程中。激光高斯熱源在LAM中的快速熔化和能量分布不均勻導致熔池溫度場極不平衡。由于瞬時溫度可超過2000℃，金剛石顆粒遭受嚴重的高溫熱傳導和熱沖擊。Zhou等發現在多道掃描過程中發生的重熔、熱積累和二次加熱增加了金剛石的熱損傷。Rommel等研究了金剛石與熔融金屬的界面反應，發現熱損傷和界面反應只發生在與熔池接觸的金剛石顆粒中，而未發生在激光直接照射的金剛石顆粒中。在PBF-LB金剛石復合材料過程中，金剛石的熱損傷機理尚無定論，而且對此過程中金剛石的熱損傷行為還未有詳細闡述。
2025年7月17日，中國粉體網將在湖南·長沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應用技術大會暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場金屬粉國產化交流會”。屆時，我們邀請到中南大學張偉教授出席本次大會并作題為《增材制造技術與粉末冶金超硬工具制品的融合與發展》的報告，張偉教授將為您介紹通過增材制造技術使金剛石超硬材料與合金材料復合，實現復雜形狀金剛石工具精密成形。
個人簡介：
張偉，中南大學粉末冶金全國重點實驗室教授，博士生導師，德國亞琛工業大學高級訪問學者，入選湖南省科技領軍人才。長期從事粉末冶金和金剛石領域新材料、新技術研究，主持國家、省級重點研發計劃、自然科學基金項目10余項，以及中航工業、國機精工、華為、黃河旋風等企業技術開發項目30余項；發表論文80余篇，授權專利30余項，獲得中國機械工業科技獎、教育部高校科研優秀成果獎和河南省科技進步獎。
參考來源：
張偉，等：基于金剛石熱歷史的超硬磨具激光增材制造工藝與組織性能優化
邱天旭，張偉，等：多元合金-碳化物粘結相對金剛石復合材料組織的影響
高陽，等：金剛石表面鍍Ti對Cu40Ni30Fe20Sn5Ti5/金剛石復合材料界面反應行為的影響
（中國粉體網編輯整理/留白）
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