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稀土镁合金是镁合金领域的研究热点。特别是以Mg-Gd系合金为代表的高强稀土镁合金，因兼具高强度及可完全生物降解等优势，在医疗领域具有巨大应用潜力。激光选区熔化成形(Selective Laser Melting，SLM)是近期发展迅速的一种激光增材制造技术，具有成形精度高、性能好等优势，与智能制造和个性化医疗需求高度契合，将其应用于稀土镁合金成形可带来更大机遇。本文以不同配比的Mg/Mg-Gd混合粉末为原料，系统研究了SLM成形Mg-xGd(x=3，6，10，15)二元合金的致密化规律、显微结构与力学性能，并探究其医学应用前景。主要研究结果包括：
(1)通过单因素工艺实验，掌握了扫描速度、扫描间距和激光体能量密度对SLM成形Mg-Gd二元合金宏观质量和致密化行为的影响规律。在此基础上建立了Mg-3Gd、Mg-6Gd、Mg-10Gd合金的高致密成形工艺窗口。Mg-15Gd合金则普遍含有水平方向宏观裂纹，难以致密成形。
(2)采用XRD、SEM、EBSD等方法对SLM成形合金的组织特征进行表征分析。激光能量输入过低时，熔池内混合粉末交互作用不充分，致使成分分布不均。激光能量适中时，成形材料成分均匀，显微组织呈典型的枝晶形貌，以β-Mg5Gd为主的第二相分布于α-Mg基体内。随着Gd含量增加，第二相含量逐渐提升，其形状则从孤立“点状”逐渐过渡为连续“网状”。Gd含量对成形材料的晶粒形态也有显著影响。SLM成形Mg-3Gd合金由择优取向显著的粗大柱状晶组成，晶粒内部出现残余应力驱动形核的孪晶；随着Gd含量提升，柱状晶尺寸逐渐细化，细小等轴晶占比增加，孪晶消失，织构强度逐步弱化。
(3)力学性能测试表明，优选参数成形Mg-3Gd、Mg-6Gd和Mg-10Gd合金的显微硬度优于成分相近的热处理态挤压合金，抗拉强度大体相同，延伸率则普遍低于后者。合金较高的硬度和强度主要是SLM微熔池高速凝固和Gd产生的晶粒细化、第二相强化效应共同作用的结果。延伸率偏低则主要与合金内部硬脆第二相和少量孔隙缺陷有关。
上述研究结果表明，SLM成形Mg-3Gd、Mg-6Gd和Mg-10Gd合金具有高度致密、显微组织细小、高强度高硬度的特性，在可生物降解材料领域可能具有一定应用前景。
(1)通过单因素工艺实验，掌握了扫描速度、扫描间距和激光体能量密度对SLM成形Mg-Gd二元合金宏观质量和致密化行为的影响规律。在此基础上建立了Mg-3Gd、Mg-6Gd、Mg-10Gd合金的高致密成形工艺窗口。Mg-15Gd合金则普遍含有水平方向宏观裂纹，难以致密成形。
(2)采用XRD、SEM、EBSD等方法对SLM成形合金的组织特征进行表征分析。激光能量输入过低时，熔池内混合粉末交互作用不充分，致使成分分布不均。激光能量适中时，成形材料成分均匀，显微组织呈典型的枝晶形貌，以β-Mg5Gd为主的第二相分布于α-Mg基体内。随着Gd含量增加，第二相含量逐渐提升，其形状则从孤立“点状”逐渐过渡为连续“网状”。Gd含量对成形材料的晶粒形态也有显著影响。SLM成形Mg-3Gd合金由择优取向显著的粗大柱状晶组成，晶粒内部出现残余应力驱动形核的孪晶；随着Gd含量提升，柱状晶尺寸逐渐细化，细小等轴晶占比增加，孪晶消失，织构强度逐步弱化。
(3)力学性能测试表明，优选参数成形Mg-3Gd、Mg-6Gd和Mg-10Gd合金的显微硬度优于成分相近的热处理态挤压合金，抗拉强度大体相同，延伸率则普遍低于后者。合金较高的硬度和强度主要是SLM微熔池高速凝固和Gd产生的晶粒细化、第二相强化效应共同作用的结果。延伸率偏低则主要与合金内部硬脆第二相和少量孔隙缺陷有关。
上述研究结果表明，SLM成形Mg-3Gd、Mg-6Gd和Mg-10Gd合金具有高度致密、显微组织细小、高强度高硬度的特性，在可生物降解材料领域可能具有一定应用前景。