導(dǎo)讀： 在傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)中，通常采用鑄造進(jìn)行復(fù)雜工件的生產(chǎn)，例如采用精密鑄造或壓力鑄造。同時(shí)，隨著鍛造和模具成形技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品已經(jīng)很難加工或者已經(jīng)不可能制造出來。

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)中，通常采用鑄造進(jìn)行復(fù)雜工件的生產(chǎn)，例如采用精密鑄造或壓力鑄造。同時(shí)，隨著鍛造和模具成形技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品已經(jīng)很難加工或者已經(jīng)不可能制造出來。因此，工業(yè)發(fā)展迫切需要現(xiàn)有技術(shù)的重大改進(jìn)或者新技術(shù)的出現(xiàn)，因而增材制造技術(shù)的出現(xiàn)便具有重要的意義。激光增材制造技術(shù)是增材制造技術(shù)中最具代表性的一類，按照其成形原理分類，最具有代表性的是激光選區(qū)融化（SLM）和激光金屬直接成型（LMDF）技術(shù)，激光選區(qū)熔化技術(shù)的原理如圖1所示。

1．增材制造

當(dāng)前，增材制造技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中最有活力和前途的技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)采用減材方式相比，增材制造技術(shù)具有周期短、無模具、柔性高、不受材料和零件結(jié)構(gòu)限制等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、醫(yī)療、電子、軍工、航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過采用蜂窩、晶格或其它的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，還可以優(yōu)化工件的重量和功能參數(shù)及減少壁厚等。對于所有的新技術(shù)而言，質(zhì)量控制是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。目前為止，對于增材制造技術(shù)質(zhì)量控制問題的研究還不夠深入，而無損檢測是提高增材制造質(zhì)量控制水平的關(guān)鍵技術(shù)。本文對增材制造過程中的缺陷類型進(jìn)行了總結(jié)，指出了增材制造過程中的無損檢測技術(shù)需求，通過總結(jié)各種無損檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)得出了激光超聲技術(shù)的應(yīng)用潛力。

2．增材制造技術(shù)的缺陷類型

典型的增材制造工件如圖2所示。增材制造按工藝過程可以分為原料、制備過程中、制備完成后和服役過程四個(gè)階段，每個(gè)階段中都可能存在不同類型的缺陷，需要檢測的內(nèi)容也不盡相同。原料中需要檢測的主要內(nèi)容包括粉末尺寸、顆粒形狀和形態(tài)、物理化學(xué)性質(zhì)和材料供應(yīng)等，制備過程中主要的檢測內(nèi)容為應(yīng)力狀態(tài)、熔融狀態(tài)、材料性能、零件扭曲、孔隙、殘余應(yīng)力（消除外力或不均勻的溫度場等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力）、過熔深度和融合質(zhì)量，制備完成后主要的檢測對象為幾何形狀偏差、殘余應(yīng)力、產(chǎn)品各向異性、裂紋、氣泡、夾雜、表面缺陷、孔簇、嵌入較深的缺陷和孔隙率（指塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下總體積的百分比），服役過程中形成的缺陷主要有表面缺陷、裂紋和變形。激光增材制造中幾種典型的缺陷如圖3所示。

其中，裂紋、氣孔和孔簇等連續(xù)缺陷最為危險(xiǎn)，這些缺陷通常存在于大部分工件中。相對于傳統(tǒng)的鍛造、鑄造或模制零部件來說，增材制造工件的突出特點(diǎn)之一是其孔隙率更高?？紫堵实脑黾涌赡軙?huì)降低零件的強(qiáng)度，局部的孔簇會(huì)導(dǎo)致服役中裂紋的形成，而微孔的存在通常決定了增材制造工件的動(dòng)態(tài)性能（如疲勞） 。同時(shí)，由于部分區(qū)域的淬火引起局部金屬偏析，導(dǎo)致在金屬結(jié)晶過程中出現(xiàn)特定的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。較高的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致變形、幾何尺寸變化和微裂紋的形成，因此應(yīng)力狀態(tài)是增材制造過程中重點(diǎn)檢測的內(nèi)容。