哈工大联合顶刊丨一种激光粉末床熔融镍基高温合金增强增韧的热处理工艺及机理研究_ACT_Mechanical_疲劳_通用_航空_航天_电子_增材_UG

哈工大联合顶刊丨一种激光粉末床熔融镍基高温合金增强增韧的热处理工艺及机理研究

近日，哈尔滨工业大学王晓军教授团队、南京工业大学范国华教授团队与飞而康快速制造科技有限责任公司合作，在增材制造（3D打印）高温合金热处理工艺和强塑性机理研究领域取得新进展，相关成果以 “Achieving balanced mechanical properties in laserpowder bed fusion processed Inconel 718 superalloy through a simplified heattreatment process” 为题发表在学术期刊Journal of Materials Science & Technology上。

图1.体现该论文打印态和热处理态组织特征、力学性能对比和强塑性提升机制的图片摘要（Graphical Abstract）

图2.激光增材制造IN718合金经过改进型热处理工艺处理后的力学性能对比：(a)工程拉伸应力-应变曲线；(b)拉伸力学性能指标；(c)加工硬化速率曲线；(d)拉伸性能与文献研究的比较

图3. 经XRD测量的激光增材制造IN718合金热处理前后(a)沿拉伸方向的残余应力，以及(b) 晶面间距d与Sin2(Psi)的线性拟合结果

IN718是一种通用性镍基高温合金，广泛用于包括燃气轮机和涡轮增压器转子在内的多种热端部件。该合金以其优良的可焊性、抗蠕变、高屈服强度和高温疲劳强度而被广泛应用。LPBF作为一种受到广泛应用的增材制造技术，可以直接从三维模型制造具有复杂几何形状的金属部件，可以有效应对IN718由于高硬度和低导热性给制造复杂部件带来的挑战。与传统制造工艺相比，LPBF具有简化生产步骤、高设计灵活性、高材料利用率等优势，已经在航空航天、交通电子、能源化工和生物医疗等工业领域获得大量应用。

图3. 激光增材制造IN718合金中胞状位错组织与纳米析出相间在拉伸变形过程中的相互作用：打印态AB样品在(a) 0%和(b)，(c) 3%应变下的明场透射图像。MHT直接时效热处理样品在(d) 0%和(e)，(f) 3%应变下的明场透射图像

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图4. 通过Kocks-Mecking模型预测的激光增材制造IN718合金的(a)加工硬化过程与(b) AB、(c) SA和(d) MHT样品中不同显微组织对抗拉应力增长速率的贡献

图5. 激光增材制造IN718合金的晶粒取向演变：(a) AB样品；(b) SA样品；(c) MHT样品

哈尔滨工业大学-南京工业大学联合培养的2021级博士生丁子祎为论文第一作者，哈尔滨工业大学王晓军教授、南京工业大学缪克松副教授、范国华教授为论文共同通讯作者。南京工业大学晁琦教授、谢信亮副教授、吴昊教授和飞而康快速制造科技有限责任公司研发中心负责人计霞高级工程师分别在机理分析与论文修改、结果讨论和样品制备等方面对本工作提供了指导和帮助。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划和江苏省自然科学基金等项目资助。

研究工作全文详见：

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.06.057

来源：增材制造硕博联盟

西交大卢秉恒院士、李涤尘教授顶刊丨功能驱动的宏-微结构一体化增材制造

研究现状：功能驱动的宏微结构一体化制造是科学家与工程师长期以来孜孜不倦追求的理想目标，增材制造技术提供了一个基于点、线、面、体的逐层叠加成形制造新方法，为实现传统减材/等材制造无法解决的宏微结构一体化制造提供了新的解决方案。30年来，西安交通大学基于功能驱动的宏微结构一体化增材制造的学术思想，针对金属、陶瓷、复合材料、生物材料等多种材料类型，创新工艺装备，推动增材制造技术在先进复合材料结构、超材料结构、植入物、高性能金属构件等功能结构制造的创新应用。研究难点或瓶颈：目前面临的困难在于增材制造技术的作用没有得到有效释放，从共性层面如何实现设计与制造的融合，现有设计方法应用增材制造技术会遇到许多挑战，必须从设计源头上发展多功能一体化的设计制造体系，才能使得增材制造获得最高应用价值。展望（发展趋势）：面向未来发展方面，需要进一步推动功能结构一体化增材制造技术研究创新研究与应用探索，重点推进微尺度3D打印与电子信息领域的融合，3D打印与催化/电池等新能源领域的学科交叉，生物医疗领域的类生命器官3D打印等，为未来的前沿领域发展拓展新空间。同时，需突破设计与制造技术的高度融合，实现产品价值链条驱动的多功能结构设计过程的智能化，开发具有在线监测与闭环控制等功能的增材制造装备智能运维系统，实现制造过程的智能化、结构设计与制造一体化；未来3D打印技术将进一步推动物理、化学、生物、信息等学科深度交叉，实现多功能结构融合设计与制造。关注我们, 万物皆可3D打印Xiaoyong Tian, Dichen Li, Qin Lian, Ling Wang, Zhongliang Lu, Ke Huang, Fu Wang, Qingxuan Liang, Hang Zhang, Zijie Meng, Jiankang He, Changning Sun, Tengfei Liu, Chunbao Huo, Lingling Wu, Bingheng Lu, Additive Manufacturing of Integrated Micro/Macro Structures Driven by Diversified Functions– 30 years of Development of Additive Manufacturing in Xi'an Jiaotong University, Additive Manufacturing Frontiers, Volume 3, Issue 2, 2024, 200140. https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200140.来源：增材制造硕博联盟