激光快速成形技術是近幾年國際上廣泛關(guan) 注的一種先進的實體(ti) 自由成形技術，能夠直接成形高性能的致密金屬零件，具有無模具、短周期、低成本、市場響應快等特點。本文簡要分析了激光快速成形件殘餘(yu) 應力的形成機理及分布規律，概述了殘餘(yu) 應力對成形件力學性能、結構尺寸、實際使用等方麵的影響，探討了實驗測定殘餘(yu) 應力的方法及調整和消除殘餘(yu) 應力的有效手段等。  

激光快速成形技術是一種基於(yu) 激光熔覆的迭層製造技術，它將快速原型技術（RP）自由成形的優(you) 點與(yu) 激光熔覆技術相結合，能夠實現高性能複雜結構、致密金屬零件的直接成形，具有高柔性、短周期、低成本、市場響應快等特點，是一種將材料技術與(yu) 製造技術有機融為(wei) 一體(ti) 的“新材料設計、新材料製備與(yu) 近淨成形高性能複雜零件快速成形一體(ti) 化”新技術。激光快速成形以高能激光束作為(wei) 移動熱源，一方麵，激光快速加熱冷卻為(wei) 材料加工提供了常規手段無法實現的極端非平衡條件，使成形件具有細小、致密的組織和優(you) 異的綜合性能；但另一方麵，局部熱輸入造成的不均勻溫度場必然引起局部熱效應，表現在熔池在凝固及隨後冷卻過程不一致，從(cong) 而在成形件中形成殘餘(yu) 應力和變形。殘餘(yu) 應力作為(wei) 一種內(nei) 應力，不僅(jin) 對成形件的靜載強度、疲勞強度和抗應力腐蝕性能等有不利影響 ，而且也影響結構尺寸穩定性和成形精度，嚴(yan) 重時會(hui) 直接引發裂紋缺陷。成形件一旦出現裂紋，成形過程將被迫終止，同時已成形的金屬零件隻能報廢處理，這將大大增加製造成本。因此，要充分發揮激光快速成形技術的優(you) 越性，提高成形零件綜合質量，研究激光快速成形過程殘餘(yu) 應力的形成機理和分布特性具有重要的現實意義(yi) 。關(guan) 於(yu) 激光快速成形過程中殘餘(yu) 應力的研究國外已開始有報道，而目前國內(nei) 尚未見有這方麵的研究報道。本文初步分析了激光快速成形過程的殘餘(yu) 應力問題，為(wei) 精確描述和控製激光快速成形過程中殘餘(yu) 應力分布提供基礎。

殘餘(yu) 應力的形成機理與(yu) 分布特性

激光快速成形屬於(yu) 材料熱加工過程，它以高能激光束作為(wei) 移動熱源，局部熱輸入產(chan) 生的局部熱效應將導致一定殘餘(yu) 應力和變形。這主要是是激光束與(yu) 材料相互作用形成的熔池經曆快速加熱、熔化和快速冷卻、凝固變化，必然產(chan) 生不均勻熱應力和相變應力，結果引起不均勻塑性變形而形成殘餘(yu) 應力。具體(ti) 是激光快速成形過程能量非常集中，熔池及其附近部位以遠高於(yu) 周圍區域的速度被急劇加熱，並局部熔化。這部分材料因受熱而膨脹，而熱膨脹受到周圍較冷區域的約束，產(chan) 生(彈性)熱應力。同時，由於(yu) 受熱區域溫度升高後屈服極限下降，部分區域的熱應力值會(hui) 超過其屈服極限，因此，熔池部分會(hui) 形成塑性的熱壓縮，冷卻後就比周圍區域相對縮短、變窄或減小，同時由於(yu) 熔覆層凝固冷卻時受到基材冷卻收縮的約束，從(cong) 而在熔覆層中形成殘餘(yu) 應力。因此，激光快速成形過程產(chan) 生殘餘(yu) 應力的原因主要歸結於(yu) 以下兩(liang) 方麵:  

1.由於(yu) 局部熱輸入造成溫度分布不均勻，使得熔池及周圍材料產(chan) 生熱應力，在冷卻和凝固時相互製約而引起局部熱塑性變形，進而產(chan) 生熱殘餘(yu) 應力; 

2.由於(yu) 熔凝區存在溫度梯度且冷卻速率不一致，熔池材料在凝固時因相變體(ti) 積變化不均及相變的不等時性產(chan) 生的相變應力，進而引起不均勻塑性變形而形成相變殘餘(yu) 應力（組織應力）。成形件最終的殘餘(yu) 應力往往是上述兩(liang) 種原因的綜合結果。激光快速成形過程是一個(ge) 非常複雜的物理冶金過程，殘餘(yu) 應力的形成受諸多因素的影響同樣非常複雜，應力大小和分布與(yu) 熔覆粉材（種類、狀態）、基體(ti) （材料、狀態）、成形路徑、成形尺寸及工藝參數的選取等密切相關(guan) ，一般為(wei) 三維殘餘(yu) 應力。