3.3　多尺度、多因素熱物理耦合作用下非平衡凝固冶金機理

3D打印金屬構件的逐層熔化沉積，實質是微細聚焦的能量源作用下的微熔池冶金行為。粉末或絲材在熔化后的微流體的熔化、冷卻、凝固過程的冶金動力學行為及其形核、長大過程直接決定了最終3D打印構件的冶金組織（如晶粒尺寸、晶粒形態、晶體取向、晶界結構及化學成分均勻性等）以及最終的力學性能［15～30］。整個熔化過程處于動態移動中，且對參數等具有較高敏感性及復雜多變，給零件內部冶金組織一致性和力學性能穩定性控制帶來巨大困難。顯然，要實現對3D打印金屬構件凝固組織和力學性能的主動控制，就需要建立構件凝固晶粒形態和取向及構件不同部位晶粒形態與取向的主動控制方法。