图片来源：美国国家标准与技术研究院 NIST公开资料（原始页面）
前沿技术 · 激光加热
激光不仅熔化，还能驱动熔池流动
在激光粉末床熔融和定向能量沉积中，熔池只有毫米甚至更小尺度，却同时存在巨大的温度梯度、表面张力梯度和快速凝固。NIST在2026年6月公布的研究中，利用椭圆形激光光斑和特定扫描策略增强熔融金属内部的环流，使不同元素更像被“打蛋器”搅拌一样混合。这为按需制备复杂成分合金、高熵合金和梯度材料提供了新思路。
工程上必须注意，所谓激光“搅拌”不是机械接触，而是通过激光加热分布改变熔池表面的温度与表面张力，进而改变Marangoni对流、蒸发反冲压力和凝固界面。光斑长短轴、方向、扫描速度、功率和层间路径共同决定混合效果。
从“能成形”到“成分均匀”还有四道关
| 关键问题 | 需要控制的量 | 潜在风险 |
|---|---|---|
| 粉末供给 | 各元素粒径、铺粉均匀性、送粉比例 | 偏析、扬尘和成分漂移 |
| 激光能量 | 功率、光斑、扫描速度、重叠率 | 未熔合、气孔、飞溅或钥孔 |
| 熔池流动 | 温度场、表面张力、驻留时间 | 混合不足或元素烧损 |
| 凝固组织 | 冷却速率、热梯度、层间热积累 | 脆性相、裂纹和各向异性 |
为什么测温和光束整形更重要
传统工艺窗口常把激光功率和扫描速度压缩为体能量密度，但相同能量密度并不保证相同熔池形貌。原位合金化更依赖二维功率分布和动态温度场，因此需要把光束整形、同轴成像、高速相机、辐射测温和成分分析联动起来。测量系统还要区分表面辐射、等离子体与烟羽干扰。
对激光加热试验的价值
该研究说明，激光加热装备可以从“提供功率”升级为“塑造热场和流场”。在材料小样筛选中，可通过可编程扫描轨迹、可变光斑和实时温控，研究不同热输入对熔池稳定性、元素挥发和凝固组织的影响，再把获得的窗口迁移到制造设备。对于高价值粉末，这种小尺度快速验证有助于降低材料消耗。
资料来源
美国国家标准与技术研究院 NIST：本文主要公开资料与配图来源
本文结合公开资料进行工程化解读，设备配置和工艺参数应以试样验证、适用标准及正式技术协议为准。