文献综述（或调研报告）：
1. 激光金属沉积成形技术
激光金属沉积成形(Laser Metal Deposition Forming，LMDF)是激光将同步送给的金属粉末按照预设的路径逐层熔化、沉积成形的一项技术[3]。激光金属沉积成形技术原理图如图2所示。该技术具有材料成形尺寸不受限制，无需模具以及成形后的材料具有很好的力学性能等特点。
图2 激光金属沉积成形技术原理[5]
激光金属沉积成形技术起源于美国的Sandai国家实验室的激光近净成形技术[8]，之后该项技术在多个国家研究机构的研究过程中得到迅速发展。2013年，欧洲空间局提出了 “以实现高技术金属产品的高效生产与零浪费为目标的增材制造项目”计划。近几年来，德国的弗劳恩霍夫激光技术研究所和我国的多所高校实验室团队也对该项技术进行了深入的研究[3]。
虽然目前国内外学者已经对激光金属沉积成形技术进行了丰富的研究，但是仍存在一些问题。例如，在材料方面，至今还没有专门的金属粉末用于增材制造；在制造工艺方面，在激光增材制造的过程中因为迅速的加热与冷却，容易出现孔隙、裂纹，甚至会出现严重的变形开裂等现象[3]。
2. 国内外研究现状
- 激光熔池温度场仿真方面的研究
由于激光沉积过程输入熔池的热量极大，从而使熔池温度极高，很难测得激光熔池的温度分布情况。随着计算机应用水平的提高，数值模拟技术在加工制造领域得到了广泛的应用，采用数值模拟技术来.仿真这一过程，有利于对热量传递、冷却等过程进行理解分析，具有很大的价值。因此，国内外学者已经对温度场数值模拟进行了一些的研究。
Long等[9]考虑了对流换热等边界条件，通过建立有限元模型来分析在不同工艺参数下激光沉积熔池温度场的变化过程。Hofmeister等[10]借助ANSYS的生死单元技术模拟仿真了实验试件成形时的瞬态温度场变化过程。熊安辉等[11]讨论了激光辐射时间对熔池温度分布、对流等影响，通过模拟软件FLUENT对钛合金表面激光沉积熔池成型过程中的温度分布、流场速度等进行了分析。郭华锋等[12]对温度场仿真中关键问题的处理方法进行了深入的阐述,并系统总结了ANSYS在激光沉积成形温度场仿真中的应用。席明哲等[13]运用ANSYS有限元软件中的生死单元技术建立了三维模型，对连续移动的激光快速成型的温度场进行了数值模拟，得到了激光沉积温度场的特点。赵海玲[14]利用有限元分析软件ANSYS仿真316L 不锈钢粉末在基板上的沉积过程，得到了不同激光沉积的工艺参数对温度场的影响。石力开等[15]利用ANSYS建立了有限元模型来模拟直薄壁件316L不锈钢在逐点沉积过程中温度场，并通过焓值法和等效导热系数的方法，得到了焓值对温度的影响以及通过有限元模型仿真出了直薄壁件任意位置的温度变化。赵洪运等[16]利用ANSYS有限元仿真软件进行温度场模拟，其采用生死单元技术来模拟同步送粉的过程，得到了金属粉末经送粉喷嘴送粉之后在到达基板之前就吸收了能量，并把金属粉末吸收激光能量后的温升作为初始温度加载在基板上的结论。
- 倾斜基板熔池方面的研究
由于激光熔覆成形技术大多基于水平参考面，在通常用于大型火力发电厂，核电站，轮船，石化和航空航天行业的非水平且不便的移动部件表面上很难进行覆盖或维修[17],这大大限制了该技术的应用领域范围。为了使激光熔覆成形技术得到更加广泛的应用，国内外学者基于倾斜基板对激光熔覆成形技术进行了研究。
目前，针对激光金属直接成形技术的研究主要针对宏观成形工艺以及微观成形组织性能的研究[1]。其中，大多是针对倾斜基板激光熔池宏观成形工艺的研究。例如，Zhu等[18]采用了“空心激光束光内送粉”的方法，并利用程序控制激光加工机器人以实现从0°到150°的基板倾斜角度和同轴粉末喷嘴连续变化的姿态，并得到基板倾斜角度对熔覆层截面尺寸的影响规律；Lin等[19]通过实验和理论分析研究了基板倾斜角度对CO2激光束吸收和不锈钢粉末捕集的影响，并得出了基板倾斜角度对熔覆层断面形貌的影响规律；Arregui等[4]设计了四种方案，通过进行了一系列实验，以分析和量化激光金属沉积（LMD）可以得到稳定倾斜壁时基板的最大倾角，同时实验分析了在沉积倾斜壁时激光头的停留时间对最终几何形状的影响；Paul等[20]设计了一种垂直表面上进行修复的激光熔覆头，研究了工艺参数对熔覆层形状的影响规律，并建立了相关的理论模型；Liu等[21]通过实验验证了实时调整激光喷头和工件的相对的运动状态可提高熔覆层尺寸精度和表面光洁度。也有一些针对微观成形组织性能的研究。例如，Kurz等[22]研究了工艺参数对成形过程稳定性，成形零件的精度控制，材料的显微组织以及性能的影响。
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