增材制造被美国“America Makes”、欧盟“Horizon 2020”、德国“工业4.0”、《中国制造2025》等战略计划列为提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的先进制造技术。激光粉床(laser powder bed fusion，L-PBF) 增材制造技术，主要包括选区激光烧结(selective laser sintering，SLS) 和选区激光熔化(selective laser melting，SLM) ，通过激光束将离散粉末逐层烧结/熔化并堆积成形，被公认为是解决个性、复杂构件整体成形难题的有效技术手段，成为国际学术界竞相发展的前沿热点。但是，激光粉床增材制造是离散材料逐点、逐线、逐层堆积，材料界面随时间和空间变化频繁，组织与性能的影响因素及规律尤其复杂，构件质量及其稳定性控制极具挑战性，面临的共性难题包括：① 激光与粉末作用中非平衡动力学过程造成微观缺陷抑制难；② 堆积成形中固/液界面变化频繁导致组织与性能调控难；③ 高速移动光斑产生局部应力不均导致成形控制难。

由于这些共性问题导致增材制造金属构件表现出以下特点。① 低韧低疲劳：非平衡凝固过程赋予了基体较高的过饱和度，合金元素固溶于基体中，产生晶格畸变；且快冷使得构件表现出较高的残余应力，降低了材料的塑性和疲劳性能。② 各向异性：由于激光移动的方向性及熔池内较大的温度梯度，金属材料组织与性能往往表现出各向异性。③ 高裂纹敏感性：激光增材制造产生的高残余应力和柱状晶大大提高了裂纹敏感性，典型代表为锻造铝合金、镍基高温合金及TiAl、NiTi 等金属间化合物。

L-PBF 增材制造过程中，原始粉末材料成分与激光快热快冷工艺过程不匹配是导致如上构件特点的关键问题。目前国内外激光增材制造用粉末主要按传统合金牌号成分制备，基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足L-PBF 增材制造的冶金动力学特点，物相组成与传统热加工方法差异显著。因此，需要针对冶金缺陷抑制和组织性能调控的目标，开展面向L-PBF 增材制造的新型合金成分设计与制备研究。

目前面向L-PBF 工艺的金属材料设计与改性方法十分单一，元素含量和种类的确定大多根据经验摸索或大量工艺验证，少有材料成分设计理论与方法的研究。为此，我们组织了“金属增材制造材料创新设计专刊”，邀请国内从事相关研究的优秀团队撰写了7 篇综述和6 篇研究论文，概述了不同金属材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈与发展现状，展示了L-PBF 工艺的各类金属材料创新设计与制备的最新成果，提出L-PBF 工艺材料设计制备的发展方向。希望此专刊能为广大从事金属增材制造的同行提供指导和帮助。

2023年1月