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本发明公开一种基于自由落体的金属材料快速成形方法及装置，通过在待加工金属材料的快速成形过程中耦合金属材料的无容器状态和微重力效应处理(即自由落体过程)，不仅能够消除金属熔体内的异质晶核，使合金熔体进入深过冷状态，显著消除偏析，细化组织，而且抑制了自然对流和浮力作用，可以减少缩孔、气孔等缺陷，实现金属材料的均匀制备。同时，在金属材料的快速成形过程中可以加入温度场、磁场和超声场，配合深过冷和微重力效应实现金属材料复杂条件下的超常凝固，有效调控组织，抑制偏析，提高材料的服役性能。同时，本发明提出的基于自由落体的金属材料快速成形装置，具备微型化、模块化、高集成化和智能化等特点，实用性强。