3.3　多尺度、多因素热物理耦合作用下非平衡凝固冶金机理

3D打印金属构件的逐层熔化沉积，实质是微细聚焦的能量源作用下的微熔池冶金行为。粉末或丝材在熔化后的微流体的熔化、冷却、凝固过程的冶金动力学行为及其形核、长大过程直接决定了最终3D打印构件的冶金组织（如晶粒尺寸、晶粒形态、晶体取向、晶界结构及化学成分均匀性等）以及最终的力学性能［15～30］。整个熔化过程处于动态移动中，且对参数等具有较高敏感性及复杂多变，给零件内部冶金组织一致性和力学性能稳定性控制带来巨大困难。显然，要实现对3D打印金属构件凝固组织和力学性能的主动控制，就需要建立构件凝固晶粒形态和取向及构件不同部位晶粒形态与取向的主动控制方法。