西工大林鑫四校联合顶刊丨激光混合增材制造超高强钢的显微组织和力学性能
35CrMnSiA是一种超高强度钢，广泛应用于具有几何规则结构和复杂延伸特征的关键部件，例如结构壳体。激光混合增材制造（LHAM）是一种结合了传统制造和增材制造优点的先进制造技术。例如，将锻造和定向能量沉积（DED）结合的LHAM技术先将基础结构锻造成规则的几何形状，并利用DED来制造复杂的延伸部件。这种LHAM具有快速且经济高效地生产这些组件的潜力。然而，LHAM制备的35CrMnSiA钢不同区域显微组织的形成机制及其对整体拉伸性能的影响仍不清楚，从而极大地限制了其应用。
为了解决这个问题，西北工业大学凝固技术国家重点实验室、金属高性能增材制造与创新设计工业和信息化部重点实验室的林鑫教授团队联合华中科技大学、长安大学和南方科技大学团队合作在国际顶级期刊《Materials Science and Engineering: A》上发表了最新研究成果“Microstructure and mechanical properties of an ultra-high strength steel fabricated by laser hybrid additive manufacturing”，采用锻造35CrMnSiA钢作为基础材料，并利用定向能量沉积(DED)来制造无缺陷的LHAM零件。
(1) 热影响区和激光沉积区均主要由BCC相组成，并且存在最少的FCC相。基体的特点是主要是板条马氏体，而热影响区则存在铁素体和球形碳化物。沉积区主要由少量的近等轴和板条铁素体组成，内部和边界均伴有弥散的碳化物。靠近熔合线，热影响区的晶粒结构经历从板条马氏体到板条和近等轴晶粒组合的转变，最终发展成完全细化的等轴晶粒。热影响区主要由沿晶界富含碳化物的近等轴铁素体组成，并伴有基体中纳米级碳化物的析出。
(2) 沉积区内微观结构的形成主要受热行为的影响。连续的热量输入导致冷却速度变慢，使碳能够彻底分布和长距离扩散，从而形成珠光体团。再结晶主要控制热影响区的微观结构，基体区域经历多层渗透、临界间退火和长时间回火的复杂序列。采用常规的DED加工参数很难将LDZ组织转变为马氏体。
