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月壤作为月球表面随处可取的资源,其就地开发及有效利用对于减少月球开发过程中对地球资源的依赖和消耗具有重要意义。月壤的利用离不开对其成型技术的开发与研究,激光3D 打印是一种通过层层堆积的方式将数字化模型直接制造出实体零器件、艺术品等的先进工业技术,可实现高熔点材料的任意形状制造,因此可能成为未来月壤成型的有效手段之一。然而,地球上的真实月壤存量极少,难以满足科学研究及工程应用的大量需求,因此各种模拟月壤被研制出来并应用于科学研究。月表和地表的环境差异较大,而且月表各部分地理环境也有差别,从而导致模拟月壤和真实月壤之间可能存在着一定的差异,因此对模拟月壤成型过程中的各组分的物理化学演变规律及烧结特点进行研究,有助于对成型工艺和设备进行针对性的改善,为真实月壤在高真空月表环境下的成型技术发展打下坚实基础。基于此,本文以低钛型玄武岩模拟月壤CLRS-1和高钛型玄武岩模拟月壤CLRS-2为主要研究对象,分别在地球大气条件和真空条件下,采用常规管式炉烧结和激光烧结两种方式对两种模拟月壤进行成型试验,研究我国自主开发的玄武岩型模拟月壤在烧结过程中的成分演变规律以及成型特点。主要研究工作和结果总结如下:1)分别在地面真空条件和大气氛下,对模拟月壤CLRS-1和CLRS-2进行热处理,热处理温度分别为600、700、800、900、1000、1050、1 100和1 150℃。对不同温度下的热处理样品进行失重率和密度测量,研究了真空条件和大气氛对热处理过程的影响。研究发现,两种模拟月壤在真空高温(≥ 1100℃)条件下热处理时,均有大孔径孔隙产生,采用micro-CT、SEM、EDS、XRD和XRF等设备对不同温度热处理样品的微观形貌及成分进行表征,分析了真空条件下孔隙形成的原因,并总结了两种模拟月壤在真空条件下热处理过程中的成分和微结构演变规律。同时测定了真空1100℃下制备的CLRS-1多孔样品分别在25℃(室温)、123℃(月表最高温度)和600℃下的热导率,最终可控获得了隔热性良好的模拟月壤烧结体,并研究了材料热处理前后的磁性变化。2)在大气条件下,对模拟月壤CLRS-1和CLRS-2进行了激光3D打印成型试验,研究了扫描速度、激光功率、激光工作距离等工艺参数对成型的影响。3)采用有限元数值模拟方法,研究了大气条件下及月表高真空条件下(无对流传热),粉末床温度场分布的差异。综合分析了高真空条件下激光3D打印过程中,月壤组分蒸发及粉末床的不良传热对样品成型的影响。