1 引言
铝钪合金（Al－Sc）是用铝和钪熔炼而成的。有时为了改进合金的性能,可加入其它的金属如镁,锂,锆,锌,和铜等，因而构成了铝钪系列合金。钪的熔点为1540℃，远比铝的熔点660℃高。而钪的密度为3.0g/cm3，与铝的密度2.7g/cm3相近。在周期表中钪与铝是近邻，在化学元素发展史上钪曾被称作“类铝”。作为铝、镁、钛的合金添加元素，钪在改善合金的力学性能、热稳定性和强度方面有着巨大的应用潜力。实践表明铝钪合金重量轻、强度大、塑性高、耐腐蚀、耐高温和焊接性好；提高再结晶温度，抗中子辐射损伤性能好；结构稳定性高，在高温长期使用中可避免产生脆化现象[1]。
由于铝钪合金中的各个组分均具有优良的物理化学性质，所以在制成合金后呈现了更好的综合性能，可有利于各领域的应用。产生这些优点的主要原因[2]是在铝中加入钪后，使钪起着变质作用（合金化作用）和细化晶粒作用，导致了铝钪合金性能优异。因此目前铝钪合金系列在航天、航空、舰船、核反应堆、导弹、轻型汽车、高速列车、体育器件及高科技领域的应用日益广泛。
目前国外已有铝钪系列合金产品，并且逐步实现了商业化的生产和应用。我国已开展研发铝钪合金并转向生产及应用，也逐步向铝钪合金系列化方向发展。我国具有丰富的钪资源及充足的生产铝钪合金的原料[1]。这对于今后我国大力发展铝钪合金工业奠定了雄厚的物质基础，也是我国的一大优势。
2 铝钪合金增材工艺研究
金属材料的增材制造是广义增材制造的一个重要分支，也是该领域研究的重点。目前可用于金属增材制造的成形工艺主要有激光选择性烧结（SLS）、激光选区熔化（SLM）、激光直接金属烧结（DMLS）、电子束选区熔化（EBM）、激光近净成形（LENS）、电子束熔丝沉积（EBF）以及电弧增材制造（WAAM）等。电弧增材制造由于采用电弧作为热源、填充丝作为原材料,加上该技术本身就具有高堆积速率、高材料利用率、低费用及适用于制造大型构件的优势,正成为一种具有发展潜力的增材制造方法[8-9]。
总结很多外文文献发现，用增材制造技术思路来制造铝钪系合金构件的主流工艺是选择性激光熔化增材技术。这些研究主要是针对各种工艺参数对成型微观组织和力学性能的影响展开探究，还有部分研究是关于熔覆增材成型件后续的热处理工艺对它产生的影响。也存在少量研究WAAM工艺制备Al-Mg-Sc系合金构件的，主要研究其Sc元素在增材用丝材中的含量和成型件微观组织以及力学性能关系。
C.N.Kuo等人[3]对Al-Mg-Mn-Sc-Zr粉末使用激光选区熔化增材技术，探究了成形件缺陷的多少以及样品密度的大小和熔池尺寸以及hatch距离这俩个因素之间的关系。他们选取三个试样进行对比发现，在其他参数相同情况下增大hatch距离，则俩个相邻熔池的重叠面积减小，这就有可能出现未熔化区域，从而引入孔隙。如果只提高扫描速度，则相当于降低了热输入，那么熔池的尺寸就相对减小了，所以即使是相同的hatch距离，还是会有未熔化区域的出现从而引入缺陷。
A.B.Spierings等人[4]对Al-Mg-Mn-Sc-Zr粉末使用SLM工艺，激光的扫描方式是双向扫描方式，每相邻俩层的相对扫描方向可以是相互交替的也可以是不变的。他们的实验最后观察到其合金构件的典型微观组织，总体来看是一个分层的结构其中粗晶和细晶区域交替出现，而在最后一次扫描的地方也就是构件顶部材料凝固形成柱状晶粒。他们还探究得到Al3(Sc,Zr)粒子和混合氧化物也就是Al-Mg氧化物对细晶的形成有重要影响，这主要是由这些粒子之间以及与铝基之间的匹配度较好，因此它们可以作为结晶过程的孕育剂。除此之外，相比于传统铝合金的激光增材制造过程中原来的细晶会发生晶粒长大现象，铝钪系合金在此过程中并不会发生此现象，其主要原因是晶粒边界被Al3(Sc,Zr)粒子钉扎，此外他们用热模拟结果证明了钉扎效应的存在。
Ruidi Li[5]等人对Al-Mg-Sc-Zr粉末材料进行SLM增材制造。他们研究发现裂纹的形成与凝固速率和晶界液膜厚度有关，随着成型过程中能量密度的增加，在成型件表面出现的裂纹缺陷尺寸减小，EBSD取向图则显示微观组织择优取向增强，晶粒变细。和Al-Mg-Mn-Sc-Zr材料相似，Al-Mg-Sc-Zr材料在经过325℃，4h保温后最大抗拉强度由原先的200Mpa增大为373Mpa，断后伸长率则由原先的10%增大为32.5%。在元素分布方面Al、Sc、Zr元素均未发生偏析，但Mg元素在熔池边界处出现了一些边缘偏析。他们在文献[6]中还创新了一种岛式扫描法。并且他们发现该成型件相对密度比传统的交替扫描法高。
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