增材制造技术是一种先进的制造方法，可通过逐层叠加的方式构建物体。近年来，增材制造技术在高温合金复合材料领域得到了广泛关注和研究。本文介绍了增材制造高温合金复合材料的研究进展，包括材料体系、打印工艺、性能评估及应用等方面，并对未来发展进行了展望。

1. 引言

       高温合金是指在高温环境下具有良好的抗氧化性、热疲劳性、蠕变性和耐磨性等综合性能的合金。高温合金广泛应用于航空航天、汽车、能源等高温高压场合，其性能的提高对我国国防科技、经济建设与发展具有重要意义。然而，传统的高温合金制备工艺存在一定的局限性，如生产成本高、加工难度大、性能不可调等。增材制造技术具有定制化、低成本、高效率等优势，为高温合金材料的制备提供了新途径。

       高温合金复合材料是指将高温合金与其他材料进行复合，以提高高温合金的综合性能。增材制造高温合金复合材料可以充分发挥增材制造技术的优势，实现高性能、低成本、快速制备。本文对增材制造高温合金复合材料的研究进展进行了综述，旨在为高温合金复合材料的进一步研究和发展提供参考。

       2. 材料体系

       2.1 高温合金粉末

       目前，用于增材制造的高温合金粉末主要有以下几种：镍基高温合金（如 IN718、IN625、IN939 等）、钴基高温合金（如 CoCrAlY 等）、铁基高温合金（如 Fecralloy 等）和铜基高温合金（如 Cu-Ni-Ti 等）。这些高温合金粉末具有较高的熔点、良好的抗氧化性和优异的力学性能，是高温应用领域的理想材料。

通过EBM和SLM增材制造CoNi基高温合金

2.2 增强相

      在增材制造领域中使用的高温合金大多是高温强度较低的高温合金，使用高强度高温合金作为增材制造材料在制造过程中往往会出现裂纹等缺陷。因此，为缓解或消除增材制造高强 度高温合金中的裂纹，并对高温合金进行优化设计，增材制造技术已经成为发展新型高性能高温合金的重要方法。研究表明，增材制造高温合金复合材料可以显著改善基体高温合金的高温力学性能，优化比强度、疲劳性能、断裂韧性、耐磨性以及传统材料无法实现的低热膨胀系数，被认为是重要的结构材料。

      为提高高温合金复合材料的综合性能，可在高温合金基体中加入增强相。常用的增强相有碳纳米管、氧化物颗粒、金属颗粒等。碳纳米管具有高比表面积、高强度和高热导率等优点，可提高高温合金复合材料的强度、抗氧化性和热稳定性。氧化物颗粒（如 ZrO2、Y2O3 等）具有高硬度、高熔点和良好的抗氧化性，可提高高温合金复合材料的硬度、耐磨性和热稳定性。金属颗粒（如 Ni、Co、Fe 等）可提高高温合金复合材料的硬度、强度和疲劳性能。以粉末原料形式加入增强相以获得金属基复合材料被广泛认为是最具成本效益和环境保护的策略之一。同时，增材制造高温合金中所添加的增强相能够显著缓解消除合金增材制造过程中的裂纹产生。对于增强相有研究报道，颗粒增强高温合金复合材料强化效果随着强化颗粒尺寸的减小而提高，但是，当尺寸达到亚微米和纳米级时，高表面积与体积比以及强大的范德华力使增强材料聚集并形成簇。这意味着如何将增强颗粒均匀分散在高温合金粉末中成为首要问题。目前，高能球磨法及高速混合法等物理混合方法广泛用于分散增材制造复合粉末。

      3. 打印工艺

      3.1 激光熔覆工艺

      激光熔覆工艺是增材制造高温合金复合材料的主要方法。该工艺采用高能激光束加热金属粉末，使其熔化并在基体上形成熔池。随着扫描路径的进行，熔池逐渐凝固，形成高温合金复合材料。激光熔覆工艺具有较高的熔覆速度、较低的熔覆层厚度、较好的表面质量和较高的力学性能。

      3.2 电子束熔炼工艺

      电子束熔炼工艺是将金属粉末放入熔炼炉中，利用电子束加热至熔化。与激光熔覆工艺相比，电子束熔炼工艺具有较低的熔化温度、较高的熔覆速度和较好的组织均匀性。但电子束熔炼设备成本较高，限制了其在高温合金复合材料制备中的应用。

      4. 性能评估

      4.1 力学性能

      增材制造高温合金复合材料的力学性能是其应用的关键指标。研究表明，增材制造的高温合金复合材料具有较高的强度、硬度和疲劳性能。此外，通过调整增强相的类型、含量和分布，可以实现高温合金复合材料性能的优化。

      4.2 抗氧化性能

      高温环境下，增材制造高温合金复合材料的抗氧化性能至关重要。研究表明，添加碳纳米管、氧化物颗粒等增强相可以显著提高高温合金复合材料的抗氧化性能。

      4.3 热稳定性

      热稳定性是高温合金复合材料的重要性能之一。增材制造的高温合金复合材料在高温下具有较好的热稳定性，可满足高温应用的需求。

      5. 应用领域

      增材制造高温合金复合材料在以下领域具有广泛的应用前景：

      5.1 航空航天

      航空航天领域对高温合金复合材料的需求巨大。增材制造技术可应用于涡轮叶片、涡轮盘、发动机壳体等高温部件的制备，提高发动机性能、减轻重量、降低生产成本。

      5.2 汽车

      汽车发动机和排气系统的高温部件对高温合金复合材料有较高需求。增材制造技术可用于制备汽车高温部件，提高发动机热效率、降低排放、减轻重量。

      5.3 能源

      能源领域的高温部件，如核反应堆、太阳能热发电装置等，对高温合金复合材料有很高的要求。增材制造技术可用于制备这些高温部件，提高设备的热效率、延长使用寿命。

      5.4 生物医疗

      生物医疗领域对高温合金复合材料也有广泛的应用，如制作骨科植入物、牙科修复材料等。增材制造技术可以实现个性化、精准制备，提高生物相容性和力学性能。

      6. 总结与展望

       本文综述了增材制造高温合金复合材料的研究进展。从材料体系、打印工艺、性能评估和应用等方面进行了阐述。增材制造技术在高温合金复合材料领域具有巨大的潜力，为高温应用领域提供了新的材料制备方法。然而，增材制造高温合金复合材料仍面临一些挑战，如熔覆层性能的不稳定性、增强相与基体的界面结合、大型零件的制造等。

      未来研究发展方向包括：优化打印工艺，提高熔覆层性能；开发新型高温合金复合材料体系，提高综合性能；研究增强相与基体的界面结合机制，提高界面性能；探索大型零件的增材制造技术，实现高效、低成本生产。通过这些研究，增材制造高温合金复合材料将在高温应用领域取得更广泛的应用，为我国国防科技、经济建设与发展作出更大贡献。