西北有色金属研究院 尹敏，王建：电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺研究进展

作者：尹　敏（西安航空学院材料工程学院, 西安 710077），王　建（西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室, 西安 710016）
来源：粉末治金技术编辑部


电子束粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突出特点， 是国内外竞相发展和应用的金属增材制造技术之一。近年来，国内外在电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺方面取得多项突 破性进展，长期困扰该技术创新发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题已经得到了有效解决，并且涌现出多种新成 形工艺和成形质量在线监控技术，在高熔点、高反射率、脆性难加工金属材料复杂构件增材制造方面展现出更加广阔的应用前 景。本文从装备发展、在线监控和成形工艺三个方面，对国内外近年来电子束粉末床熔融增材制造技术的新进展进行了综述， 并对其发展趋势、面临的技术挑战和应用前景进行了分析和展望。

电子束粉末床熔融（electron beam powder bed fusion，EB-PBF）技术通常被称之为电子束选区熔 化（selective electron beam melting，SEBM），是 上世纪90年代瑞典Arcam公司（2016年被美国 GE公司收购）发展起来的一种金属增材制造技术。 与通常被称之为激光选区熔化（selective laser melting，SLM）的激光粉末床熔融增材制造技术 （laser powder bed fusion，L-PBF）相比，电子束 粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率 高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突 出特点，特别适合高熔点、高反射率、高活性、脆 性金属材料复杂构件的增材制造[1−6]。

电子束粉末床熔融技术自诞生之日起就引起学 术界和工业界的浓厚兴趣。然而，长期以来全球只 有瑞典Arcam公司一家能够生产和销售电子束粉 末床熔融增材制造装备，并未像激光粉末床熔融技 术一样呈现出百花齐放、快速发展和应用的态势。 Wohlers Report 2022的统计数据[7]表明，电子束粉 末床熔融装备在整个粉末床熔融增材制造装备装机 量中占比仅为6%。近年来，受电子束粉末床熔融 增材制造多孔植入物和TiAl低压涡轮叶片在医疗 和航空发动机领域规模应用的鼓舞，全球已有超 过9家机构通过技术创新推出了各具特色的商业化 电子束粉末床熔融增材制造装备，长期困扰该技术 发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题 已经得到了有效解决，并且涌现出了多种新成形工 艺和成形质量在线监控技术，为电子束粉末床熔融 增材制造的进一步推广应用奠定了基础。

本文总结了近年来国内外在电子束粉末床熔融 增材制造装备、工艺以及成形过程监控技术方面的 新进展，并对其发展趋势和应用前景进行展望，以 期为从事电子束粉末床熔融增材制造技术的研究机 构和政策制定部门提供参考。

精选图表

结论

（1）电子束粉末床熔融技术是金属增材制造 主要发展方向之一。经过二十余年的努力，长期困 扰该技术发展的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等 问题已被有效解决。进一步提高电子束聚焦精度以 及实现毫安级强流电子束的微米级精细聚焦是电子 束粉末床熔融增材制造装备未来发展需解决的关键 问题。

（2）电子束功率大、扫描速度快等特点使电 子束粉末床熔融增材制造技术在工艺优化和组织调 控方面具有更大的自由度。通过发展在线熔池、温 度场等监控技术，结合跨尺度、多物理场的模拟， 有助于加深对电子束粉末床熔融增材制造材料和构 件组织形成机制的理解，进而形成融合组织性能调 控和质量控制的智能成形工艺，这是电子束粉末床 熔融增材制造技术的发展趋势。

（3）随着大尺寸电子束粉末床熔融增材制造 装备的逐渐成熟，如何通过粉末床预热、扫描熔化 等工艺创新实现大尺寸高温粉末床快速散热和搭接 区的高质量成形还需要进一步深入研究。

YIN Min, WANG Jian✉.Research progress on equipment and processes of electron beam powder bed fusion additive manufacturing[J]. Powder Metallurgy Technology, 2025, 43(2): 224-232.

https://doi.org/10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2023070008