一種用于3D打印的新型鋁成形高溫合金（2）

來(lái)源：江蘇激光聯(lián)盟

導(dǎo)讀：本文研究了用于用于激光-粉末床熔合(L-PBF)工藝的新型高γ′級(jí)鎳基高溫合金。本文為第二部分。

3.結(jié)果
3．1. 耐加工引起的缺陷
關(guān)于可處理性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況非常復(fù)雜，因此在第一個(gè)引言段落中，為了提高可讀性首先提供了一個(gè)概述。以下兩段提供了進(jìn)一步的確證證據(jù)。

考慮圖1，其中包含在XZ平面截面中包含的從印刷立方體獲得的構(gòu)建方向的光學(xué)顯微照片。這些顯微照片表明，新成分打印時(shí)沒(méi)有任何缺陷跡象，至少在整體內(nèi)，在放大100倍的情況下，在100 mm2的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到裂紋。另一方面，發(fā)現(xiàn)CM247LC合金因加工而含有裂紋狀缺陷：測(cè)量的裂紋計(jì)數(shù)密度為～49條裂紋/mm2，裂紋長(zhǎng)度密度為2.6 mm/mm2。在CM247LC中測(cè)得的裂紋密度在熱處理后沒(méi)有顯著增加(～51條裂紋/平方毫米）。

新合金和CM247LC之間的行為差異進(jìn)一步證明了L-PBF工藝中裂紋的強(qiáng)烈成分依賴性，這與其他地方報(bào)道的觀察結(jié)果一致。然而對(duì)于本文研究的所有成分——CM247LC和新型成分——所建結(jié)構(gòu)的邊緣含有與氣體相關(guān)的孔隙，這些孔隙在激光/材料相互作用以及在這些位置進(jìn)行的更高能量密度處理后仍然存在。這表明，這種氣孔的形成與合金成分關(guān)系不大，而是與加工條件有關(guān)。在下文中，提供了進(jìn)一步的證據(jù)以供佐證。

在(a) 3000w， (b) 2000w和(c) 1000w焊接速度為100 mm/s時(shí)，建模和高速相機(jī)成像的小孔形成液固界面比較。其中t0為激光接觸焊縫板的初始時(shí)間，即(a) t0 = 2.75 ms， (b) t0 = 2.50 ms， (c) t0 = 2.00 ms。

在熔焊操作期間，固體/液體和液體/氣體界面的形成至關(guān)重要，因?yàn)檫@些界面區(qū)域控制著熔化是作為表面源還是小孔發(fā)生。利用CFD模型預(yù)測(cè)了小孔的形成機(jī)理，并通過(guò)高速攝像機(jī)成像對(duì)這些模型進(jìn)行了驗(yàn)證。在板上焊珠小孔熔焊過(guò)程中，應(yīng)用的激光束熱源產(chǎn)生了局部體積，具有引起材料熔化和汽化所需的高能量密度。隨著熔池尺寸和深度的增加，熔池逐漸完全穿透接縫的厚度。當(dāng)材料發(fā)生汽化時(shí)，汽化金屬的反沖壓力會(huì)對(duì)液態(tài)金屬產(chǎn)生作用力。這會(huì)使熔融區(qū)域發(fā)生變形，從而形成充滿蒸汽的鎖孔。上圖顯示了恒定100 mm/s焊接速度下總激光功率的影響。固體（漫反射）和液體金屬（鏡面反射）之間的反射性質(zhì)不同，因此當(dāng)熔池區(qū)域靠近聚焦焊接板的邊緣時(shí)，可以使用高速攝影方法捕捉近似的固體/液體界面。

對(duì)于CM247LC的裂紋樣缺陷，光學(xué)顯微鏡在XZ的2D切片上證實(shí)了較強(qiáng)的方向性，裂紋在Z構(gòu)建方向呈直線排列。SEM進(jìn)一步表征表明，裂紋的形成機(jī)制有三種:固態(tài)裂紋、凝固裂紋和液化裂紋。這些類型的裂縫的例子如圖1所示。固態(tài)裂紋的存在是由其長(zhǎng)度大于單個(gè)熔體池的尺寸所有力證明的——這里使用的脈沖激光系統(tǒng)導(dǎo)致了離散的熔體事件。這些熔池的半徑被確定為70m。在此基礎(chǔ)上，得出了長(zhǎng)度大于70m的裂紋至少部分在固態(tài)中擴(kuò)展的結(jié)論。

凝固裂紋的出現(xiàn)是由殘余的枝晶特征所支持的，這證實(shí)了液相存在時(shí)發(fā)生了分離。最后，m長(zhǎng)度尺度的邊緣光滑裂紋表現(xiàn)為液態(tài)膜[15]的凝固。使用micro-XCT對(duì)打印的渦輪葉片進(jìn)行表征，揭示了CM247LC裂紋的3D性質(zhì)，有助于進(jìn)一步闡明情況。對(duì)于任何等級(jí)的新合金，XCT均未檢測(cè)到裂紋，但對(duì)于CM247LC, XCT檢測(cè)到其葉片輪廓頂部1 mm的整個(gè)裂紋，如圖2所示。對(duì)CM247LC葉片的子體積分析，揭示了裂紋的三維形狀;當(dāng)在XY平面上觀察時(shí)，它們看起來(lái)像骨架，而當(dāng)在XZ或YZ平面上觀察時(shí)，它們看起來(lái)像板。這支持了光學(xué)顯微鏡的觀察結(jié)果，因?yàn)榱鸭y發(fā)生在大角度晶界(HAGB)，而AM產(chǎn)生的微觀組織是高度織構(gòu)的，晶粒在構(gòu)建方向(z軸)被拉長(zhǎng)。

現(xiàn)在我們來(lái)看看與氣體有關(guān)的孔隙度。定量的XCT數(shù)據(jù)顯示，新合金和CM247LC中都出現(xiàn)了相同程度的孔隙。合金2的氣孔總數(shù)、平均、中位數(shù)和最大氣孔體積分別為1561、3690μm3、1090μm3和15590μm3, CM247LC的氣孔體積分別為1860、4350、885和18920μm3。孔隙度主要發(fā)生在樣品的邊緣，因此在三維可視化時(shí)，它提供了葉片輪廓的輪廓。

在所有這些情況下，孔隙度都在后緣和前緣加劇。加工條件對(duì)孔隙率的影響已被廣泛報(bào)道，尤其是能量密度的增加會(huì)引起室蓋氣體的鎖孔和夾帶。在樣品邊緣使用的降低的掃描速度-選擇提高樣品表面光潔度-可能是孔隙率觀察的貢獻(xiàn)。此外，由于束流頻繁拐彎，尾緣薄截面產(chǎn)生了更大的氣體孔隙度，平均能量密度進(jìn)一步增大。葉片缺陷的空間依賴性證實(shí)了幾何變化，（即使在一個(gè)小的葉片中）對(duì)缺陷的局部形成有深刻的影響。因此，改變幾何形狀的影響表明，在廣泛的傳熱條件下可加工的寬恕成分需要考慮實(shí)際工程部件中的幾何效應(yīng)。

３．２． 對(duì)熱處理和顯微組織的影響
印刷后的鎳基高溫合金組織為胞狀枝晶，二次枝晶臂小或沒(méi)有。在掃描電鏡(SEM)檢測(cè)到的長(zhǎng)度尺度上，新合金和CM247LC盡管具有基本的平衡γ′體積分?jǐn)?shù)，但打印為γ。雖然nm長(zhǎng)度的γ′-掃描電鏡觀察不到-可能在隨后的道次加熱中析出，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)熱處理是需要的，以發(fā)展理想的機(jī)械性能。

圖3中的SEM顯微圖顯示了合金2在高溫處理1-3后的顯微組織，以及本研究中考慮的四種成分在高溫處理3后的顯微組織。合金2的γ′分布隨HT 1呈單峰分布，隨HT 3呈雙峰分布。在HT - 3后，CM247LC的初生γ′比新組分大。

在所有合金中均觀察到一次γ′和二次γ′，合金1和合金3在高溫后的APT分析表明存在第三次γ′。APT證實(shí)了Ta、Nb、Al和Ni向γ′的偏析。相反，Co、Cr和Mo則析出γ。w沒(méi)有明顯的分配。關(guān)鍵是，合金3的γ′中Nb和Ta的濃度約為4%和2.5%，是合金1的兩倍。這一微觀變化的宏觀影響將進(jìn)一步闡述。

在應(yīng)變速率為10−3 s−1的拉伸試驗(yàn)中，與超溶態(tài)HT 1相比，合金2在亞溶態(tài)HT 2 -后表現(xiàn)出更大的高溫延展性和類似的流動(dòng)應(yīng)力。當(dāng)合金2在超溶狀態(tài)下熱處理時(shí)，材料表現(xiàn)出脆性，在700°C - 1000°C之間測(cè)試時(shí)，塑性僅可容納~ 1%，見(jiàn)圖4。HT 1之后脆化的根本原因?qū)⒃诘?節(jié)中討論。但在這里，我們可以充分注意到，在800℃下，ht3處理的合金2的流動(dòng)應(yīng)力比ht2大30MPa�？紤]到這一點(diǎn)，以及減少20小時(shí)的加工時(shí)間，我們使用HT 3來(lái)加工合金，以便在接下來(lái)的所有工作中比較它們的性能。

3.3 熱處理3 (HT 3)后合金性能的研究
3.3.1 流動(dòng)特性
圖5包含數(shù)據(jù)顯示流動(dòng)應(yīng)力和塑性隨溫度變化的4個(gè)成分在高溫3之后。與APT觀察到的富Nb和富ta γ′相一致，合金3在900℃時(shí)表現(xiàn)出最大的流動(dòng)應(yīng)力。在三種新型合金中，流動(dòng)應(yīng)力隨(Nb+Ta)/Al比值的增大而增大。這是由于Nb和Ta增加了平面斷層(如反相邊界(APB)和內(nèi)外疊加斷層)的能量，從而抑制了γ′剪切作用。Nb和Ta含量降低的合金1和2 -在測(cè)試溫度范圍內(nèi)顯示出相應(yīng)的強(qiáng)度降低。在700℃- 1100℃溫度范圍內(nèi)，合金3的強(qiáng)度增加，塑性降低。在1000℃時(shí)，4個(gè)成分都有延性傾向，在800℃以下，合金3和CM247LC也有延性傾向。在1000℃和1100℃的較高溫度下，CM247LC表現(xiàn)出更大的流動(dòng)應(yīng)力，約為50MPa。這些發(fā)現(xiàn)是基于10 - 2秒- 1的快速應(yīng)變速率測(cè)試得出的，沒(méi)有考慮到任何氧化輔助開(kāi)裂的影響。進(jìn)一步的研究合金性能考慮氧化輔助開(kāi)裂的影響進(jìn)行了討論部分。

3.3.2 蠕變強(qiáng)度
通過(guò)繪制應(yīng)力水平與Larson-Miller參數(shù)(LMP)的關(guān)系圖，從圖6可以看出，經(jīng)過(guò)HT 3處理后，CM247LC的蠕變性能在整個(gè)溫度和應(yīng)力范圍內(nèi)都超過(guò)了新合金的蠕變性能。與新合金相比，賦予CM247LC增加蠕變壽命的因素可能是(i)更大的γ′體積分?jǐn)?shù)，以及(ii)大幅較高的C和B含量。CM247LC生產(chǎn)的L-PBF的蠕變性能之間觀察到良好的一致性，測(cè)試平行于建造方向。在高應(yīng)力和低溫條件下，APB剪切是主要的變形機(jī)制，而在低應(yīng)力和高溫條件下，位錯(cuò)爬升旁路占主導(dǎo)地位，CM247LC的優(yōu)勢(shì)被削弱。

盡管CM247LC在加工過(guò)程中產(chǎn)生了廣泛的裂紋，但其抗蠕變性能仍高于新合金。由于裂縫的方向性，這種性能得以保持，裂縫的形式是平面的，平行于圖2所示的構(gòu)建方向。這意味著本試驗(yàn)過(guò)程中誘發(fā)裂縫的加載狀態(tài)為II型和III型的組合，分別為面內(nèi)剪切和面外剪切。如果拉伸軸的機(jī)械測(cè)試而不是垂直于建立方向,負(fù)載狀態(tài)的內(nèi)部裂縫CM247LC將正常模式I -拉應(yīng)力裂紋平面——這可能會(huì)增加處理誘導(dǎo)缺陷的不利影響。

3．4． 氧化行為
TGA和測(cè)試后表征的結(jié)合如圖7所示，表明(Nb+Ta)/Al比例對(duì)氧化行為有重大影響。由于形成了穩(wěn)定的連續(xù)氧化鋁層，合金1具有最大的抗氧化性能。合金1試樣24 h后的總質(zhì)量增重比CM247LC和合金3少約60%。這與3種新型合金中Al含量最高，因此形成穩(wěn)定連續(xù)的Al2O3層的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)最優(yōu)相一致。TGA和BSE顯微圖顯示，隨著Al含量的降低，Al2O3層的質(zhì)量增加和不連續(xù)性增加。在合金3中，每隔5μm觀察到一次間斷。

EDX的表征揭示了新型合金形成的尺度的性質(zhì)。新組分在al貧區(qū)內(nèi)析出較薄的Nb、ta、Al2O3和AlN，外層有較薄的富Ni、Co、O氧化層(假設(shè)為Ni1−xCox)O，下層有較厚的Cr和富O Cr2O3層。雖然3種新成分的復(fù)合氧化層厚度在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒(méi)有差別，但從定性上可以觀察到，在低Nb+Ta合金中，富Nb, Ta層較薄。在合金1-3中，AlN在亞尺度以下沉淀是由于測(cè)試過(guò)程中N的吸收。24 h后，合金1-3都呈現(xiàn)出相對(duì)連續(xù)的Al2O3層，表明材料的N吸收發(fā)生在Al2O3層形成之前的早期。

CM247LC表面形成不連續(xù)的NiO氧化物，其次是尖晶石、Cr2O3、富Ti/ w的氧化物，最后是HfO2，在整個(gè)氧化層中都存在，尤其是在最內(nèi)層的Al2O3氧化層中濃度較大。合金1和CM247LC中Al虧損區(qū)平均尺寸(2.9μm和3.3μm)約為合金3和合金2 (5.9μm和6.2μm)的一半，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.4 ~ 0.6μm之間。盡管它的鋁含量較高，但在這個(gè)相對(duì)較短的測(cè)試周期內(nèi)，CM247LC的抗氧化性不如合金1-3。這可能是由于其較高的Ti含量，已證明對(duì)抗氧化性有有害的影響。

圖7 （a）在1000°C下進(jìn)行等溫?zé)嶂胤治鰷y(cè)試期間，質(zhì)量變化與時(shí)間的關(guān)系。（b）測(cè)試后在每個(gè)成分上形成的氧化物的BSE顯微照片。（c） EDX圖顯示了在合金2和CM247LC上形成的氧化層中元素的分布。

4. 討論
結(jié)果表明，與CM247LC相比，新合金及其合金的加工性能有了明顯的提高。然而，這些結(jié)果的關(guān)鍵因素需要進(jìn)一步分析，并考慮(i)超溶脆化的機(jī)制，(ii)抗氧化輔助開(kāi)裂，這在工業(yè)需求中越來(lái)越重要，(iii) (Nb+Ta)/Al比值對(duì)合金設(shè)計(jì)的影響。

4．1. 高溫超溶塑性損失的機(jī)理研究
在其他增材制造的高溫合金中，尤其在高溫下，也出現(xiàn)了再結(jié)晶后塑性損失的現(xiàn)象。這被認(rèn)為是由于微觀結(jié)構(gòu)變化的組合，特別是晶體結(jié)構(gòu)和局部晶界組織的改變。

對(duì)于超溶態(tài)，組織中存在再結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒長(zhǎng)大明顯。圖8(a和b)中的逆極點(diǎn)圖沿著平行于構(gòu)建方向的z軸觀看。在次解條件下，主要的紅色表明沿{0 0 1}方向有很強(qiáng)的織構(gòu)，在超解情況下，重結(jié)晶后織構(gòu)變?nèi)酢�—織�?gòu)顯著減少。在其他高溫合金中也有類似的結(jié)果，這是由印刷時(shí)組織的初始高位錯(cuò)密度觸發(fā)的。Deng等和Gokcekaya等的研究證實(shí)了織構(gòu)對(duì)機(jī)械性能的影響，與其他方向的加載相比，沿{0 0 1}的延性更大。

圖8(c和d)顯示了超溶熱處理和亞溶熱處理后晶粒組織和碳化物分布的差異。在超溶態(tài)下，碳化物的尺寸明顯增大，經(jīng)常出現(xiàn)在晶界處。由于碳化物-基體界面的退聚，這些晶間碳化物已被證明對(duì)延性有有害的影響。此外，在不同熱處理?xiàng)l件下，晶界附近γ′相的尺寸也有所變化，見(jiàn)圖8(e & f)。亞溶熱處理后，晶界上裝飾有一些大而多的細(xì)小γ′相。這是由于在印刷過(guò)程中，γ′形成者向晶界和胞界分離，并在加熱到1080℃時(shí)促進(jìn)了初始γ′的析出。這些然后粗化在等溫保持，這是隨后的核的細(xì)小γ '在冷卻。在亞溶熱處理過(guò)程中，γ′在晶界的沉淀及其隨后的延性的保持已被報(bào)道。γ′在超溶和亞溶熱處理后晶粒內(nèi)部的分布在數(shù)量上難以區(qū)分。因此，超溶熱處理后再結(jié)晶2合金的織構(gòu)和局域晶界組織(如碳化物和γ′分布)被認(rèn)為是造成脆化的關(guān)鍵因素。

圖8 顯微組織分析說(shuō)明了2號(hào)合金超溶脆化的原因。對(duì)于超解和次解，分別顯示XY平面上沿z軸的(a-b) EBSD逆極圖(c-d) XZ平面上的BSE顯微圖(e-f) XZ平面上晶界微觀組織的SE顯微圖(其中γ基體已被蝕刻)。

4.2 抗氧化輔助開(kāi)裂(OAC)性能研究
合金3的強(qiáng)度最高，合金1的抗氧化性能更好，但問(wèn)題來(lái)了：考慮到氧化對(duì)拉伸性能的影響，哪個(gè)更理想?畢竟，文獻(xiàn)中已經(jīng)表明，高溫合金在較長(zhǎng)時(shí)間的緩慢應(yīng)變速率下，在裂紋尖端處表現(xiàn)出氧化。這加速了裂紋擴(kuò)展，并嚴(yán)重惡化了材料性能，在駐留疲勞裂紋擴(kuò)展條件下尤為重要]。當(dāng)以10−5 s−1的速率變形時(shí)，合金在約2小時(shí)后就會(huì)斷裂。當(dāng)以這種較慢的速率變形時(shí)，每種合金的強(qiáng)度和延性損失約為一半，見(jiàn)圖9。這與報(bào)道的氧化效應(yīng)是一致的。

圖9 (a)合金1 (b)合金2 (c)合金3和(d) CM247LC在高溫下的拉伸響應(yīng)的應(yīng)變率依賴性說(shuō)明了它們?cè)?00℃下對(duì)氧化輔助開(kāi)裂的敏感性�？偨Y(jié)了(e)流動(dòng)應(yīng)力和(f)延性的應(yīng)變率敏感性。

在應(yīng)變速率為10 ~ 5 s ~ 1的單軸拉伸條件下，合金2的抗氧化開(kāi)裂能力最強(qiáng)，流動(dòng)應(yīng)力~ 705MPa，延性~ 8%。在這些條件下，抗氧化性最強(qiáng)的高鋁型和最強(qiáng)的高Nb+Ta型的性能都不如合金2。因此，適當(dāng)?shù)腘b+Ta /Al比例是最有效的，充分的Nb和Ta可以提高γ′APB的強(qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)Al的抗氧化能力。在10−2 s−1的應(yīng)變速率下，測(cè)量到的CM247LC的流動(dòng)應(yīng)力為~ 900MPa，在10−5 s−1時(shí)，由于氧化的作用，流動(dòng)應(yīng)力降至~ 610MPa。在較慢的應(yīng)變速率下，CM247LC中加工引起的缺陷可能導(dǎo)致了性能的下降。

這些發(fā)現(xiàn)表明，盡管最初的拉伸試驗(yàn)表明，通過(guò)在γ′中用Al取代Nb和Ta來(lái)設(shè)計(jì)更強(qiáng)的合金，但從更全面的角度來(lái)看，保持足夠的Al含量是至關(guān)重要的�？偠�言之，必須達(dá)到(Nb+Ta)/Al比例的平衡，以減輕氧化輔助開(kāi)裂。

4.3. 合成處理性能權(quán)衡
這里，考慮了五個(gè)指標(biāo)來(lái)總結(jié)（Nb+Ta）/Al比率變化時(shí)的性能權(quán)衡：強(qiáng)度、抗蠕變性、抗氧化性、耐OAC性和可承受性。最大化每個(gè)指標(biāo)是理想的，這些指標(biāo)定義如下；強(qiáng)度：800°C時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力（MPa），可承受性：成本的倒數(shù)（kg/$），抗蠕變性：180MPa時(shí)的LMP，抗氧化性：等溫氧化過(guò)程中質(zhì)量增加的倒數(shù)，耐OAC性：在10°C下應(yīng)變時(shí)800°C時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力−5秒−1.表3總結(jié)了3種合金變體的公制值。圖10總結(jié)了這些指標(biāo)的線性權(quán)衡圖。對(duì)比合金1和合金3表明，通過(guò)添加Al或Nb+Ta獲得相同的γ′分?jǐn)?shù)，分別產(chǎn)生抗氧化性或強(qiáng)度。鑒于鋁比鈮或鉭更容易獲得，合金3的強(qiáng)度也會(huì)帶來(lái)更高的成本。合金2保持了強(qiáng)度和抗氧化性的平衡，從而相對(duì)于合金1和合金3實(shí)現(xiàn)了良好的抗氧化性。

考慮到應(yīng)用情況，必須將CM247LC與新成分進(jìn)行直接比較。CM247LC優(yōu)越的蠕變性能歸因于其更高的固溶體和填隙物含量，抑制了位錯(cuò)通過(guò)γ通道的遷移，這是以可加工性為代價(jià)的，因?yàn)镃和B含量使其容易開(kāi)裂[49]。盡管在加工過(guò)程中產(chǎn)生了裂紋，但它仍然保持了優(yōu)異的蠕變性能，但由于這些裂紋對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的有害影響，這些裂紋可能使其不適用。在中溫區(qū)——γ′的剪切是主要的變形機(jī)制——新的成分略微超過(guò)了CM247LC的性能。然而，值得注意的是，本研究中采用的熱處理?xiàng)l件是基于新合金變體的γ′溶質(zhì)溫度而非CM247LC選擇的，并且可能存在優(yōu)化AM處理的CM247LC熱處理的范圍。

此處強(qiáng)調(diào)的強(qiáng)度和抗氧化性以及可加工性和蠕變權(quán)衡為合金設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。以犧牲他人為代價(jià)，對(duì)任何給定物質(zhì)屬性進(jìn)行單目標(biāo)放大，可能會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)見(jiàn)的后果。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮所有失效和損傷機(jī)制，通過(guò)等溫蠕變?cè)囼?yàn)來(lái)評(píng)估合金在熱-機(jī)械疲勞和駐留疲勞等條件下的性能，其中氧化輔助開(kāi)裂起到了作用。

表3 蜘蛛圖性能值。

圖10 蜘蛛圖總結(jié)了不同(Nb+Ta)/Al比例下合金設(shè)計(jì)的權(quán)衡。

5.總結(jié)和結(jié)論
在這項(xiàng)工作中，對(duì)一種新型氧化鋁鎳基高溫合金的三種變體的加工性能和性能進(jìn)行了評(píng)估，并與傳統(tǒng)合金CM247LC進(jìn)行了對(duì)比。得出以下具體結(jié)論：

1.三種（Nb+Ta）/Al變體的新型高溫合金可加工；光學(xué)顯微鏡結(jié)合體視學(xué)或高分辨率X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描均未檢測(cè)到與加工相關(guān)的裂紋。相反，基準(zhǔn)CM247LC合金在L-PBF后出現(xiàn)廣泛開(kāi)裂。

2.印刷材料對(duì)熱處理的反應(yīng)至關(guān)重要。由于晶界的精細(xì)裝飾，亞固溶熱處理對(duì)于保持延展性和強(qiáng)度是有效的。需要仔細(xì)選擇沒(méi)有溶質(zhì)化的熱處理?xiàng)l件——由于再結(jié)晶晶粒結(jié)構(gòu)的織構(gòu)和晶界的局部微觀結(jié)構(gòu)，超級(jí)solvus熱處理會(huì)導(dǎo)致脆化，而晶界則由粗大的塊狀碳化物組成。

3.使用熱重分析（TGA）進(jìn)行的氧化測(cè)試和隨后的微觀結(jié)構(gòu)表征證實(shí)，新合金形成了氧化鋁的保護(hù)層。

4.在一定比例下增加（Nb+Ta）/Al比值會(huì)通過(guò)增加Nb和Ta含量來(lái)增加合金的屈服應(yīng)力，這與平面斷層的能量增加一致。然而，這是以犧牲合金成本、氧化——以及最后一點(diǎn)——抗氧化抗裂性為代價(jià)的，這對(duì)預(yù)期的應(yīng)用越來(lái)越重要。需要強(qiáng)調(diào)的是，該比率可以根據(jù)合金的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。

5.這項(xiàng)工作為未來(lái)的合金設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，并證明有可能確定具有優(yōu)異屈服應(yīng)力、抗氧化性和抗氧化抗裂性的成分，這些成分仍然是可加工的。

來(lái)源：Anew class of alumina-forming superalloy for 3D printing，Additive Manufacturing，doi.org/10.1016/j.addma.2022.102608
參考文獻(xiàn)：Blakey-MilnerB., Gradl P., Snedden G., Brooks M., Pitot J., Lopez E., Leary M., Berto F., duPlessis A.，Metaladditive manufacturing in aerospace: A review，Mater. Des. (2021), Article110008, 10.1016/j.matdes.2021.110008