在增材制造（3D 打印）领域，传统激光粉末床熔融技术持久面临粉末消耗量大、残余应力大、微观结构调控难、材料强度与韧性难以兼顾等瓶颈。针对这一挑战，清华大学机械工程系林峰团队提出一种液态金属辅助液浮粉末床激光增材制造技术（LMA-LPBF）。

该方法的核心创新在于采用低熔点金属作为热管理介质，金属粉末通过表面张力稳定漂浮于液态金属表面，替代了传统被动堆叠的粉末床结构，可以显著减少粉末消耗。同时，液锡的高导热性与流动性赋予沉积材料独特的热历史，在保持快速凝固特性的同时，可灵活调控材料的晶粒尺寸与相分布。研究团队通过该技术，制备出具有异质结构的微合金化奥氏体不锈钢（MA-ASS），相比传统激光增材制造的316L奥氏体不锈钢，强度提升超一倍。

相关研究成果以“A novel in-situ field-assisted powder bed laser fusion using liquid metal enabling microstructure control and strength enhancement of austenitic steel”为题，于2025年11月发表于《国际机床与制造杂志》（International Journal of Machine Tools & Manufacture）。

                                                                                                        图1  新型液态金属辅助液浮粉末床激光增材制造工艺原理图

图2  新型液态金属辅助液浮粉末床激光增材制造设备

图3  液浮粉末床激光增材制造成形的异质结构不锈钢及其力学性能

论文第一作者为清华大学机械系助理研究员梁啸宇与四川大学博士生汪育荣，通讯作者为清华大学机械系林峰教授。论文其他作者有清华大学机械系张磊副研究员和清华大学机械系24届硕士毕业生刘威、孙一卓，23级硕士生肖不为、25级博士生刘庆泽，以及四川大学彭华备教授，广西大学周俊助理教授和广西大学25届硕士毕业生吕鹏程等合作人员。该研究得到国家自然科学基金原创探索计划及其延续项目的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2025.104334

撰稿：梁啸宇