CN111001806B - 一种增材制造中细化晶粒的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例是关于一种增材制造中细化晶粒的方法及装置。该方法包括：提供一基板，并对该基板进行加热；在所述基板上铺设金属粉末，并对该粉末进行预加热；控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程；在所述零件表面继续铺设金属粉末进行加工，直至整个零件成形。本发明实施例能够在一定程度上达到细化晶粒的目的。

Description

一种增材制造中细化晶粒的方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造中细化晶粒的方法及装置。

背景技术

选区熔化增材制造成形技术，是当前主流的金属材料增材制造技术之一，该技术首先在计算机中通过三维建模软件构建零件模型，然后利用剖分软件按照一定层厚进行数据离散，并且进行路径规划后形成三维零件的截面信息，激光或电子束能量源在计算机的控制下按照截面轮廓进行选区熔化扫描，通过逐层叠加形成三维实体零件。该技术克服了传统生产技术加工过程复杂、原料利用率低，效率低、成本高、周期长等缺点，并且可一次性成形任意复杂形状零件，因而通过该方法生产的零部件在航空航天、武器装备、船舶电力、汽车、生物医疗等行业展现出广阔的应用前景。

另外，激光或电子束熔化增材制造过程是一个快速熔化-冷却的非平衡过程，熔池与基板及底部已凝固区域之间存在较大的温度梯度，同时熔池与周围未熔粉末或已凝固区域业也存在较大的温度梯度，在该温度场分布下，尤其对于钛合金、钨、钼、钽、铌难熔金属及其合金而言，易形成贯穿整个沉积层面的粗大柱状晶，导致零件的各向异性明显，尤其是抗疲劳性和断裂韧性差，并且该粗大柱状晶难以通过热处理方式进行改善，从而严重制约了选区熔化增材制造技术在各个领域的应用落地。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种增材制造中细化晶粒的方法及装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种增材制造中细化晶粒的方法，用于金属零件的加工制造，该方法包括：

提供一基板，并对该基板进行加热；

在所述基板上铺设金属粉末，并对该粉末进行预加热；

控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；

控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；

控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；

其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒；

使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程；

在所述零件表面继续铺设金属粉末进行加工，直至整个零件成形。

本发明的一实施例中，所述能量源通过横向间隔扫描和竖向间隔扫描的方式对所述待加工区域的金属粉末表面进行分割扫描，以将该待加工区域划分为多个预设区域。

本发明的一实施例中，形成所述预设区域的边框线为一预设宽度。

本发明的一实施例中，所述多个预设区域的各边长长度介于8～12mm之间，所述预设宽度介于0.1～2mm之间。

本发明的一实施例中，对所述待加工区域进行连续熔化扫描的次数为2～5次，且相邻两次所述能量源的熔化扫描路径互成角度为30°～90°。

本发明的一实施例中，所述能量源对所述金属粉末层最后一次的熔化扫描路径，与对继续铺设金属粉末层的第一次熔化扫描路径互成角度为30°～90°。

本发明的一实施例中，所述金属粉末为包含钛合金，钨、钼、钽、铌金属及其合金粉末。

本发明的一实施例中，所述能量源为激光或电子束。

本发明的一实施例中，所述预设时长介于5～20秒之间。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种增材制造中细化晶粒的装置，该装置包括：

铺粉装置，用于铺设金属粉末；

预热装置，用于为提供的基板以及对铺设完成后的金属粉末进行预加热；

控制器，用于控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；及控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；以及控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；

其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒；

冷却装置，使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的实施例中，根据上述提供的增材制造中细化晶粒的方法及装置，通过对预加热后的粉末表面进行轮廓扫描形成待加工区域，并对该待加工区域进行分割扫描划分为多个预设区域，不仅能够起到固定粉末的作用，而且为后续熔化工艺阶段形成细化晶粒创造了有利的条件；通过对划分区域后的待加工粉末表面进行多次连续且熔化路径不同的扫描，在热场与应力场的耦合作用下，使得柱状晶沿沉积方向的生长趋势不断被扰乱，从而达到细化晶粒的目的；并且对形成细化晶粒的零件表面进行一冷却阶段，也在一定程度上行打断了晶粒在持续高温下的连续长大过程。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明示例性实施例中增材制造中细化晶粒方法的流程图；

图2示出本发明示例性实施例中金属零件截面的预设区域划分示意图；

图3示出本发明示例性实施例中多次熔化路径示意图；

图4示出本发明示例性实施例中增材制造中细化晶粒装置的框架示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

现有技术中，通过添加形核剂可在一定程度上细化晶粒，但是会引起化学成分的变化，对于化学成分要求严格的材料组分并不适用，并且形核剂添加量的确定同样是个难点；利用钛合金的吸氢原理进行细化晶粒，虽有一定效果，但并非对所有材料适用，且该方法伴随吸氢、脱氢过程，流程复杂，脱氢能否彻底也直接关系到材料最终的组织性能。通过形成塑性变形层或者机械搅拌细化晶粒的方法都需要额外添加动力，在设备硬件方面进行优化，成本高，过程复杂，效率低。

本示例实施方式中首先提供了一种增材制造中细化晶粒的方法。参考图1中所示，该方法用于金属零件的加工制造，该方法可以包括：

步骤S101，提供一基板，并对该基板进行加热。

步骤S102，在所述基板上铺设金属粉末，并对该粉末进行预加热。

步骤S103，控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域。

步骤S104，控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域。

步骤S105，控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化。

其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒。

步骤S106，使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程。

步骤S107，在所述零件表面继续铺设金属粉末进行加工，直至整个零件成形。

根据上述提供的增材制造中细化晶粒的方法，通过对预加热后的粉末表面进行轮廓扫描形成待加工区域，并对该待加工区域进行分割扫描划分为多个预设区域，不仅能够起到固定粉末的作用，而且为后续熔化工艺阶段形成细化晶粒创造了有利的条件；通过对划分区域后的待加工粉末表面进行多次连续且熔化路径不同的扫描，在热场与应力场的耦合作用下，使得柱状晶沿沉积方向的生长趋势不断被扰乱，从而达到细化晶粒的目的；并且对形成细化晶粒的零件表面进行一冷却阶段，也在一定程度上行打断了晶粒在持续高温下的连续长大过程。

下面，将参考图1至图3对本示例实施方式中的上述增材制造中细化晶粒的方法的各步骤进行更详细的说明。

在步骤S101及步骤S102中，提供一基板，并对该基板进行加热；在所述基板上铺设金属粉末，并对该粉末进行预加热。

示例的，如图1所示，在增材制造所述金属零件之前，首先建立需制零件的三维模型，对该三维模型进行且曾离散化处理后，设置路径规划，将其截面数据导入成形设备中，并进行相关加工工艺参数的设置；然后并对提供的基板进行加热，增材制造(3D打印)的金属零件的底层设置于该基板上，在打印该金属零件之前，首先对该基板进行加热，以使铺设于该基板上的粉末层能够较为稳定的贴附于该基板上，该加热方式可通过如所述能量源或是感应加热线圈来完成，但不限于此。通过下述铺粉装置将该金属粉末铺设于所述基板上，可铺设单层的金属粉末，但不限于此。在一个示例中，所述金属粉末可为包括钛合金，钨、钼、钽、铌金属及其合金粉末，但不限于此；当上述单层粉末被铺设于基板上时，通过如能量源或感应加热线圈对所述单层金属粉末进行预加热，以减小金属零件表面的温差，在一定程度上避免残余应力的升高，具体预加热方式可参考现有技术，在此不再赘述。

在步骤S103及步骤S104中，控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域。

示例的，如图2所示，在对预加热后的粉末表面进行分割扫描之前，先控制能量源对预加热后粉末的表面进行轮廓扫描，例如，预先铺设的粉末表面为矩形，但待成形区域为圆形，则需要通过能量源扫描出一个圆形形状，以将待加工区域区分出，具体可根据实际需要待成形截面进行扫描，在此不作限制。在一个示例中，所述能量源为激光或电子束，具体工作原理可参考现有技术进行理解，在此不做赘述。

然后控制能量源对所述待加工区域内的粉末表面进行分割扫描，以使该待加工区域的粉末表面被划分为多个预设区域。在一个示例中，所述能量源通过横向间隔扫描和竖向间隔扫描的方式对所述待加工区域的金属粉末表面进行分割扫描，以将该粉末表面划分为多个预设区域。具体的，利用能量源间隔一定的宽度在待加工区域内进行横向和竖向两个方向的扫描，将待加工截面区域由预设宽度的凝固金属线分隔为若干个矩形区域和不规则形状的组合。在一个示例中，所述多个预设区域的各边长长度介于8～12mm之间。该种区域大小的设定，能够起到较好的固定粉末的作用，具体边长长度的设置可根据实际情况设置，在此不作限制。该步骤不仅能够将待加工区域内粉末框定在特定矩形以及边缘不规则形状区域内，起到固定粉末的作用，而且该步骤具有一定的保温作用，能够在一定程度上减小了温度梯度，为后续熔化工艺阶段形成细化晶粒创造了有利的条件。

另外，在一个示例中，形成所述预设区域的边框线为一预设宽度。具体的，上述多个预设区域的形成均是通过能量源对待加工区域以一定间隔进行单道次或是连续有限个道次在横竖方向进行扫描所得到的区域，单道次为能量源以一定间隔在待加工区域的横竖方向扫描一次即形成预设区域的方式；而为在一定程度上增强固定粉末的效果，以及进一步减小待成形截面温度梯度，能量源以一定间隔在待加工区域的横竖方向连续多次扫描，以使得形成所述预设区域的边框线相比于只扫描一次的边框线宽。在一个示例中，所述预设宽度介于0.1～2mm之间，例如，能量源单道次扫描的边框线宽度为0.1mm，能量源连续五道次扫描后熔化凝固的边框线为0.5mm，具体可根据实际情况设置，在此不作具体限制。

在步骤S105中，控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒；

具体的，如图3所示，在完成预设区域分割后，对待加工区域的金属粉末表面进行连续熔化扫描，且扫描过程采用多次熔化工艺，第一次熔化，使待加工区域的金属粉末快速熔化，从而得到粉末熔化后形成的沿沉积方向的柱状晶组织；第二次熔化，在第一次熔化路径的基础上旋转一定角度，进行第二次熔化扫描，该次扫描能够对已凝固的零件加工截面进行表面改性，扰乱成形过程中温度场及应力分布，在零件加工截面产生剧烈的热场与应力场的耦合作用，从而破坏上述柱状晶沿沉积方向生长的趋势，得到沉积方向尺寸变小的柱状晶粒组织；在本示例中，还可进行第三次熔化，熔化路径角度再发生一次偏转，以进一步细化柱状晶粒组织。

另外，在一个示例中，对所述待加工区域进行连续熔化扫描的次数为2～5次，且相邻两次所述能量源的熔化扫描路径互成角度为30°～90°。本实施例中的熔化扫描次数为3次，具体可根据实际情况设置熔化扫描的次数，在此不作限制；相邻两次的熔化扫描路径均会在一定程度上发生角度偏转，例如，第一次的熔化路径为水平方向，第二次熔化路径为沿水平方向偏转45°的方向，第三次熔化路径为竖直方向，但不限于此。该步骤采用多次熔化工艺，不仅使得金属零件待加工区域表面温度高于单次熔化扫描方式，使得温差降低，阻碍了柱状晶的生长；而且在熔化扫描速度上也得到了大幅度的提高，高扫描速度有利于柱状晶的减小。在一个示例中，所述能量源对所述金属粉末层最后一次的熔化扫描路径，与对继续铺设金属粉末层的第一次熔化扫描路径互成角度为30°～90°。可理解为，下一层粉末的第一次熔化路径与本次熔化扫描的最后一次熔化路径仍形成一定的夹角，该种设置能够使得柱状晶沿一特定方向的生长趋势不断被扰乱，从而达到细化晶粒的目的。

在步骤S106中，使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程。

具体的，由于熔点较高的金属材料相较于其他材料需要更高的能量输入，而这会导致成形过程工作温度不断上升，持续的高温相当于在线循环热处理，从而给晶粒组织的充分长大创造了有利条件；另外，过高的工作温度会导致金属零件表面凝固过程受阻，易导致下次铺粉后产生粘连状态，从而导致金属零件的成形质量变差；基于上述原因，在对零件截面熔化完成后应冷却一预设时长，在一示例中，所述预设时长介于5～20秒之间，具体为，对所述零件待加工区域多次连续熔化扫描完成后，间隔一定时间，例如，停止10秒后，再进行下一层的铺粉工艺，具体停止时间可根据实际制造情况设置，在此不作限制。该冷却方式能够维持成形温度的稳定，并且打断持续高温导致的金属晶粒的持续长大过程。

在步骤S107中，在所述零件表面继续铺设金属粉末进行加工，直至整个零件成形。当本次零件表面的待加工区域加工完成后，在重复上述步骤进行下一层金属粉末的铺设、预设、轮廓扫描、区域扫描、多次连续熔化扫描、冷却工艺过程，每层粉末的铺设均重复上述步骤，直至金属零件的加工完成。

根据上述提供的增材制造中细化晶粒的方法，通过对预加热后的粉末表面进行轮廓扫描形成待加工区域，并对该待加工区域进行分割扫描划分为多个预设区域，不仅能够起到固定粉末的作用，而且为后续熔化工艺阶段形成细化晶粒创造了有利的条件；通过对划分区域后的待加工粉末表面进行多次连续且熔化路径不同的扫描，在热场与应力场的耦合作用下，使得柱状晶沿沉积方向的生长趋势不断被扰乱，从而达到细化晶粒的目的；并且对形成细化晶粒的零件表面进行一冷却阶段，也在一定程度上行打断了晶粒在持续高温下的连续长大过程。

本示例实施方式中还提供了一种增材制造中细化晶粒的装置。参考图4中所示，该装置可以包括：铺粉装置、预热装置、控制器以及冷却装置。

所述铺粉装置用于铺设金属粉末。

所述预热装置用于为提供的基板以及对铺设完成后的金属粉末进行预加热。

所述控制器用于用于控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；及控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；以及控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒。

所述冷却装置用于使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程。

关于所述装置的具体工作过程看参考上述实施例进行理解，在此不再赘述。

根据上述提供的增材制造中细化晶粒的方法及装置，通过对预加热后的粉末表面进行轮廓扫描形成待加工区域，并对该待加工区域进行分割扫描划分为多个预设区域，不仅能够起到固定粉末的作用，而且为后续熔化工艺阶段形成细化晶粒创造了有利的条件；通过对划分区域后的待加工粉末表面进行多次连续且熔化路径不同的扫描，在热场与应力场的耦合作用下，使得柱状晶沿沉积方向的生长趋势不断被扰乱，从而达到细化晶粒的目的；并且对形成细化晶粒的零件表面进行一冷却阶段，也在一定程度上行打断了晶粒在持续高温下的连续长大过程。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种增材制造中细化晶粒的方法，用于金属零件的加工制造，其特征在于，该方法包括：

提供一基板，并对该基板进行加热；

在所述基板上铺设金属粉末，并对该粉末进行预加热；

控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；

控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；

控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；

其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒；

使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程；

在所述零件表面继续铺设金属粉末进行加工，直至整个零件成形；

其中，对所述待加工区域进行连续熔化扫描的次数为2～5次，且相邻两次所述能量源的熔化扫描路径互成角度为30°～90°。

2.根据权利要求1所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述能量源通过横向间隔扫描和竖向间隔扫描的方式对所述待加工区域的金属粉末表面进行分割扫描，以将该待加工区域划分为多个预设区域。

3.根据权利要求2所述细化晶粒的方法，其特征在于，形成所述预设区域的边框线为一预设宽度，多个预设区域的形成均是通过能量源对待加工区域以一定间隔进行单道次或是连续有限个道次在横竖方向进行扫描所得到的区域，所述预设区域的边框线相比于只扫描一次的边框线宽。

4.根据权利要求3所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述多个预设区域的各边长长度介于8～12mm之间，所述预设宽度介于0.1～2mm之间。

5.根据权利要求1所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述能量源对所述金属粉末层最后一次的熔化扫描路径，与对继续铺设金属粉末层的第一次熔化扫描路径互成角度为30°～90°。

6.根据权利要求1所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述金属粉末为包含钛合金，钨、钼、钽、铌金属及其合金粉末。

7.根据权利要求1所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述能量源为激光或电子束。

8.根据权利要求1所述细化晶粒的方法，其特征在于，所述预设时长介于5～20秒之间。

9.一种增材制造中细化晶粒的装置，其特征在于，该装置包括：

铺粉装置，用于铺设金属粉末；

预热装置，用于为提供的基板以及对铺设完成后的金属粉末进行预加热；

控制器，用于控制能量源轮廓扫描所述粉末表面，以在该粉末表面形成一待加工区域；及控制所述能量源对所述待加工区域进行分割扫描，以使该待加工区域被划分为多个预设区域；以及控制所述能量源对所述待加工区域进行多次连续扫描，以使该待加工区域内的金属粉末熔化；

其中，所述能量源进行多次扫描的方向不相同，以使得所述待加工区域内金属粉末在热场与应力场的耦合作用下，熔化并形成细化晶粒；

冷却装置，使形成细化晶粒的零件表面冷却预设时长，以打断所述晶粒在持续高温下的连续长大过程；

其中，对所述待加工区域进行连续熔化扫描的次数为2～5次，且相邻两次所述能量源的熔化扫描路径互成角度为30°～90°。

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