鋼的激光粉末床熔煉綜述：工藝、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷和當(dāng)前挑戰(zhàn)和未來趨勢(shì)（1）

來源：長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟

導(dǎo)讀據(jù)悉，本綜述旨在概述LPBF工藝中使用的鋼和鐵基合金的關(guān)鍵工藝參數(shù)，描述與凝固過程中的相變和微觀結(jié)構(gòu)演變密切相關(guān)的熱物理現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹冶金缺陷及其潛在控制方法，以及各種后處理的影響。本文為第一部分。

激光粉末床熔合工藝被視為最通用的金屬增材制造工藝，已證明其可在較短的時(shí)間內(nèi)制造出接近凈形狀的相對(duì)密度高達(dá)99.9%的幾何復(fù)雜高性能金屬零件。鋼和鐵基合金是用于結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)應(yīng)用的最主要的工程材料。3500多個(gè)等級(jí)的鋼的可用性及其廣泛的性能，包括高強(qiáng)度、耐腐蝕性、良好的延展性、低成本、可回收性等，使其在其他金屬材料中處于領(lǐng)先地位。然而，由于以下原因，鋼和鐵基合金的LPBF工藝尚未完全在工業(yè)應(yīng)用中建立起來：（i）對(duì)加工條件的了解有限，（ii）缺乏具體的材料標(biāo)準(zhǔn)，以及（iii）缺乏足夠的知識(shí)來關(guān)聯(lián)工藝參數(shù)和其他技術(shù)障礙，例如從設(shè)計(jì)模型到實(shí)際組件的尺寸精度、零件可變性、有限的原料、人工后處理等。本綜述旨在概述LPBF工藝中使用的鋼和鐵基合金的關(guān)鍵工藝參數(shù)，描述與凝固過程中的相變和微觀結(jié)構(gòu)演變密切相關(guān)的熱物理現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹冶金缺陷及其潛在控制方法，以及各種后處理的影響。所有這些都直接影響到機(jī)械性能。最后，總結(jié)了LPBF加工鋼和鐵基合金的功能特性及其應(yīng)用前景。本綜述通過識(shí)別現(xiàn)有文獻(xiàn)中缺失的信息，為了解鋼的LPBF工藝奠定了基礎(chǔ)。

圖形摘要

1，簡(jiǎn)介

自成立以來，鋼和鐵基合金一直是結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要工程材料。鋼材已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ�活的一部分，它們�?duì)我們社會(huì)的重要性通過它們的大量應(yīng)用得到了廣泛的體現(xiàn)。這些應(yīng)用包括航空航天、汽車、醫(yī)療、機(jī)械、核反應(yīng)堆、海洋/石油和天然氣、造船、食品和運(yùn)輸、電子和消費(fèi)應(yīng)用。據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)（World Steel Association）統(tǒng)計(jì)，根據(jù)其應(yīng)用，生產(chǎn)了3500多種不同等級(jí)的鋼材，包括獨(dú)特的物理、化學(xué)和環(huán)境性能。多種等級(jí)鋼材的可用性提高了其一系列性能，包括更高的強(qiáng)度、更高的耐腐蝕性、良好的延展性和韌性、低成本和幾乎100%的可回收性等。

LBM生產(chǎn)的馬氏體時(shí)效鋼試樣在480°C/5 h時(shí)效期間的再奧氏體化。原子探針層析成像（APT）測(cè)量的位置（a），以及（a）中所示元素Ni、Co、Mo和Ti（b）沿圓柱體的濃度分布。

在鋼家族中，低碳合金不銹鋼（SS），尤其是316L SS，由于其成本低、易于加工、耐腐蝕性好以及即使在惡劣的工作條件下也具有優(yōu)異的韌性，已成為應(yīng)用最廣泛的類型之一。良好的耐蝕性、較高的強(qiáng)度和較高的機(jī)械性能的出色結(jié)合是馬氏體鋼的重要特征。馬氏體鋼，如沉淀硬化（PH）鋼（17-4PH和15-5PH），主要用于航空航天、化學(xué)、石化、食品加工、一般金屬加工、石油天然氣、發(fā)電廠和注塑行業(yè)。良好的耐蝕性與較高的硬度、屈服強(qiáng)度和延展性、良好的焊接性和耐磨性相結(jié)合是工具和模具制造業(yè)所必需的，工具鋼滿足這一標(biāo)準(zhǔn)。金屬AM工藝中最常用的工具鋼是無碳馬氏體時(shí)效鋼（18Ni-300）。除了優(yōu)異的高溫拉伸性能外，抗蠕變性和良好的抗沖洗性使氧化物彌散強(qiáng)化（ODS）鋼成為高溫渦輪葉片和換熱器管應(yīng)用的理想候選材料。鋼的分類及其應(yīng)用如圖1所示。除了主要鋼類別外，LPBF工藝中使用的一些研究較少的鋼類型包括馬氏體鋼、TRIP/TWIP鋼、硅基（Fe-Si）、鎳基（Fe-Ni）和鈷基（Fe-Co）合金鋼、中國(guó)低活化馬氏體（CLAM）鋼等。

圖1 各種鋼的分類方案。

1.1.審查范圍

本文主要通過回顧LPBF工藝中使用的鋼和鐵基合金來填補(bǔ)事實(shí)上的空白。首先，討論了LPBF過程中的熱物理現(xiàn)象、相變凝固、冶金缺陷的形成及其潛在控制方法的基礎(chǔ)。其次，綜述了顯微組織、磨損和表面紋理特征、機(jī)械性能。此外，還列舉了LPBF處理鋼構(gòu)件后處理的意義。特別是，我們重點(diǎn)批判性地回顧了典型的LPBF工藝參數(shù)對(duì)形成的絕對(duì)影響；（i）微觀結(jié)構(gòu)的不同類型（尺寸、形態(tài)），以及（ii）與工藝相關(guān)的冶金缺陷。本文還描述了當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀、技術(shù)挑戰(zhàn)和未來趨勢(shì)，特別強(qiáng)調(diào)AM、AM技術(shù)的預(yù)測(cè)及其在各個(gè)工業(yè)部門的應(yīng)用。

鐵礦石電解。

我們有意不討論所有類型的AM過程的細(xì)節(jié)，而是將我們的審查僅限于LPBF過程。然而，其他AM工藝，如電子束粉末床熔合(EPBF)，定向能沉積(DED)工藝同樣能夠制造大量的鋼。同樣，這篇綜述主要局限于常用的鋼和鐵基合金;絕大多數(shù)的參考文章是關(guān)于鋼的LPBF工藝的。除了極少數(shù)情況外，其他金屬合金的常規(guī)工藝或其他AM工藝都被引用過。此外，這篇綜述沒有廣泛涵蓋其他類似/不同金屬合金或金屬基復(fù)合材料(MMC)的AM。討論所有這些問題會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng)審查的時(shí)間。

1.2.文章的組織

本文的目的是為讀者提供一個(gè)批判性的概述，以便深入了解各種鋼的LPBF工藝。本文首先介紹了鋼材、AM、LPBF及其各自的應(yīng)用。第2節(jié)描述了重要的工藝參數(shù)，以及影響LPBF工藝中相變和微觀結(jié)構(gòu)演變的復(fù)雜熱物理現(xiàn)象。第3節(jié)詳細(xì)討論了各種鋼材LPBF處理過程中出現(xiàn)的缺陷形成、潛在控制方法和常見問題。第4節(jié)旨在嚴(yán)格檢查微觀結(jié)構(gòu)、磨損和表面紋理特征、機(jī)械性能，即硬度、抗拉強(qiáng)度、，以及不同組合工藝參數(shù)下鋼材LPBF的疲勞性能。第5節(jié)研究了后處理對(duì)LPBF處理鋼的影響。最后，第6節(jié)強(qiáng)調(diào)了總結(jié)和未來的范圍。因此，希望本次審查將有助于了解LPBF技術(shù)的現(xiàn)狀、科學(xué)知識(shí)差距以及推進(jìn)和擴(kuò)展鋼的LPBF工藝所需的研究。

1.3.增材制造中的鋼材及其應(yīng)用

目前，用于結(jié)構(gòu)和汽車應(yīng)用的鋼材大多采用鑄造、擠壓和粉末冶金等傳統(tǒng)方法制造。這些傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品已被廣泛使用，但仍存在許多問題。其原因與鑄造工藝?yán)鋮s速度較慢導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)更粗糙有關(guān)，與固有特性（孔隙率、零件收縮）相關(guān)的缺陷可能同時(shí)存在，從而共同消除機(jī)械性能。此外，由于一系列獨(dú)立的過程（材料制備、生產(chǎn)和組裝），采用標(biāo)準(zhǔn)工藝制造鋼材非常耗時(shí)，因此靈活性較低。隨著制造業(yè)的廣泛發(fā)展，必須特別關(guān)注鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能要求。AM中結(jié)構(gòu)部件的復(fù)雜功能梯度材料（FGM）的成分制造具有節(jié)省時(shí)間、成本和靈活性的更大優(yōu)勢(shì)（見圖2）。

圖2 增材制造（AM）關(guān)鍵特征及其優(yōu)勢(shì)之間的關(guān)系。

更重要的是，AM工藝降低了與其他傳統(tǒng)焊接和連接技術(shù)相關(guān)的重量和應(yīng)力集中系數(shù)。盡管事實(shí)如此，AM工藝中仍存在一些傳統(tǒng)制造問題，但對(duì)比分析表明，AM工藝或LPBF工藝已成功制造出無缺陷（與工藝相關(guān)的冶金缺陷數(shù)量最少）的優(yōu)質(zhì)零件，與鑄造等傳統(tǒng)工藝相比，具有優(yōu)異的機(jī)械性能。較高的強(qiáng)度歸因于（AM工藝誘導(dǎo)的）細(xì)化微觀結(jié)構(gòu)（枝晶、胞狀晶粒）和快速凝固過程中產(chǎn)生的潛在高位錯(cuò)密度的綜合作用。隨著技術(shù)繼續(xù)呈指數(shù)級(jí)發(fā)展，制造過程不再僅僅是生產(chǎn)實(shí)物產(chǎn)品。為了滿足消費(fèi)者需求、產(chǎn)品性質(zhì)以及生產(chǎn)和供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)的變化，必須進(jìn)行根本性的轉(zhuǎn)變。使用先進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法、附加傳感器和連接性的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型能夠?qū)�傳統(tǒng)制造業(yè)革命為智能制造業(yè)。通過利用智能和穩(wěn)健的AM技術(shù)制造智能鋼產(chǎn)品，該技術(shù)具有設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的表面形貌和機(jī)械性能、高密度和尺寸精度、近凈形狀零件以及降低后處理要求，將成為未來的主要研究和開發(fā)目標(biāo)。

AM工藝被劃分為一系列技術(shù)，在這些技術(shù)中，材料被添加，而不是被移除以生產(chǎn)最終產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的制造工藝不同，傳統(tǒng)的制造過程需要通過各種方式減去材料的一部分，將材料成形或雕刻成所需的最終部件。AM被認(rèn)為是一種直接制造技術(shù)，除了降低材料消耗外，它還可以自由地通過外部和內(nèi)部布局，用由金屬、聚合物、陶瓷和具有復(fù)雜特征的復(fù)合材料組成的材料制造零件。AM工藝中使用的材料可以是粉末、線材、片材等。AM工藝通常用其他術(shù)語描述，如增材制造、增材技術(shù)、增材層制造、層制造、固體自由形式制造和自由形式制造。

具有相同放大率的EBSD定向圖，顯示（a）S5.1（b）S16.1表面法線的微觀結(jié)構(gòu)；（c）S5.1、（d）S16.1的表面平行度和（e）S5.1 N、（f）S5.1 P、（g）S16.1 N和（h）S16.1 P的反極圖。注：“N”和“P”分別指正常表面和平行表面。

在許多AM工藝中，LPBF工藝是目前最受歡迎的粉末床熔煉方法，用于制造金屬材料。根據(jù)SmarTech Publishing最新的金屬AM報(bào)告“2018年金屬粉末增材制造”，LPBF技術(shù)是使用最多和研究最多的AM方法之一。AM技術(shù)的預(yù)測(cè)一直在推動(dòng)硬件、材料和軟件帶來的行業(yè)收入。據(jù)預(yù)測(cè)（根據(jù)沃勒2020年的報(bào)告），2020年的收入增長(zhǎng)將達(dá)到160億美元，2024年將達(dá)到408億美元（見圖3）。

圖3 AM行業(yè)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)（沃勒?qǐng)?bào)告2020）。

金屬AM技術(shù)以其獨(dú)特的應(yīng)用吸引了許多研究人員和行業(yè)。近年來，金屬AM被用于制造醫(yī)療器械（牙科修復(fù)、醫(yī)療植入物）、航空航天和軍事應(yīng)用、汽車工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的終端產(chǎn)品（見圖4a&b）。AM還通過生產(chǎn)備件和翻新受損部件，將其業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)展至飛機(jī)維修和運(yùn)輸領(lǐng)域。

圖4 （a）基于Wohler 2019年報(bào)告的AM應(yīng)用的類別和（b）工業(yè)部門。

1.4.鋼的激光粉末床熔煉工藝

激光粉末床熔化工藝也稱為選擇性激光熔化，它使用高功率激光束選擇性地熔化后續(xù)粉末層中的預(yù)定義輪廓。熔融金屬池通過冷卻迅速凝固。每層中的選定區(qū)域通過激光束熔化，形成最終零件的3D橫截面。因此，降低底層構(gòu)建平臺(tái)，然后使用粉末涂布器/刮水機(jī)構(gòu)沉積另一層粉末。此循環(huán)將連續(xù)重復(fù)，直到構(gòu)建三維實(shí)體對(duì)象。去除并回收未熔化粉末，整個(gè)過程在充滿大氣氣體（氬氣、氮?dú)猓┑那皇抑羞M(jìn)行，以避免氧化（見圖5）。

圖5 LPBF流程示意圖。

LPBF工藝的一些應(yīng)用如圖6所示。LPBF制造的產(chǎn)品具有更高的密度和精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)，這有助于獲得優(yōu)異的機(jī)械性能、優(yōu)異的表面質(zhì)量和尺寸精確的最終零件。這種分層生產(chǎn)方法為L(zhǎng)PBF工藝提供了一種優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢(shì)，使具有復(fù)雜裝配、更高生產(chǎn)率、更少設(shè)計(jì)迭代和更快地將新產(chǎn)品/原型引入市場(chǎng)的詳細(xì)內(nèi)部特征的整合零件能夠迅速制造功能性最終使用產(chǎn)品。同時(shí)，LPBF過程經(jīng)歷了復(fù)雜的熱力學(xué)和傳熱機(jī)理。在打印過程中，掃描軌跡的表面光潔度不可控且不可預(yù)測(cè)，最終會(huì)影響LPBF產(chǎn)品的最終質(zhì)量。原料材料的氧化、工藝引發(fā)的復(fù)雜熱物理現(xiàn)象期間產(chǎn)生的不可避免的熱殘余應(yīng)力是最常見的問題。從設(shè)計(jì)模型到實(shí)際零件的尺寸精度是LPBF技術(shù)面臨的另一個(gè)問題。盡管已建成的LPBF組件可以直接用作功能部件，但在制造獨(dú)立部件之前，需要解決上述固有問題，這應(yīng)該能夠克服，使廣泛采用的LPBF技術(shù)成為一種可行的制造工藝，具有可靠性、可擴(kuò)展性和高通量。

圖6 各種LPBF生產(chǎn)的金屬零件應(yīng)用；（a）矯形植入物，（b）汽車轉(zhuǎn)向節(jié)，（c）發(fā)動(dòng)機(jī)安裝冷卻通道，（d）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，（e）方程式學(xué)生賽車發(fā)動(dòng)機(jī)。

激光與金屬粉末的相互作用通常導(dǎo)致形成較小尺寸的熔池，長(zhǎng)度約為0.9–1.4 mm，深度約為0.16–0.63 mm，寬度約為0.12–0.38 mm，具體取決于各種LPBF工藝參數(shù)。由于激光束的快速移動(dòng)，冷卻速度可以達(dá)到103–108 K/s，這同樣取決于LPBF的加工參數(shù)、所用材料的類型及其各種物理和化學(xué)性質(zhì)。如此高的冷卻速度有時(shí)會(huì)阻礙合金元素的晶粒長(zhǎng)大和偏析。隨著Marangoni對(duì)流的混合和攪拌作用，以及顆粒堆積結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，熔融金屬池中形成了薄的、連續(xù)的和獨(dú)特的亞穩(wěn)定胞狀微結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至是非晶微結(jié)構(gòu)。

LPBF生產(chǎn)的組件通常在不同長(zhǎng)度尺度上顯示各向異性微觀結(jié)構(gòu)。各向異性微觀結(jié)構(gòu)通常是由快速凝固過程通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射沿散熱方向形成的。LPBF處理組件的質(zhì)量取決于選擇正確的參數(shù)組合。圖7顯示了LPBF工藝參數(shù)的廣泛范圍，這些參數(shù)可解釋最終影響LPBF零件最終質(zhì)量的復(fù)雜物理現(xiàn)象。這些參數(shù)的匯總分為輸入?yún)��?shù)、工藝物理和輸出。在LPBF過程中，有150多個(gè)參數(shù)需要考慮，這里沒有詳細(xì)討論。然而，討論了一些最重要的工藝參數(shù)（激光功率（LP）、掃描速度（SS）、填充間距（HS）和層厚（LT）、大氣室氣體和壓力）及其對(duì)LPBF鋼各種物理和機(jī)械性能的影響。在設(shè)計(jì)參數(shù)圖中，輸出表示LPBF加工產(chǎn)品的最終質(zhì)量，如零件幾何形狀、微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、缺陷、表面粗糙度等。

圖7 LPBF工藝的詳細(xì)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。

眾所周知，如上所述，LPBF加工零件的微觀結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)出顯著的各向異性。例如，在不同方向上建造的組件，即平行（例如水平）或垂直（例如垂直）于基板，經(jīng)歷了不同的熱歷史，從而導(dǎo)致各向異性的機(jī)械性能，以及不同的表面紋理（光潔度）。艙口間距和斑點(diǎn)尺寸之間的比率對(duì)影響LPBF產(chǎn)品質(zhì)量的工藝穩(wěn)定性起著重要作用。選擇較小的艙口間距，由于熔融熔池中的熱量積累和緩慢冷卻過程，形成了連續(xù)的薄層。相反，即使選擇了較大的艙口間距，結(jié)合異常高的能量密度和提高的處理掃描速度，也能生產(chǎn)出完全致密、高質(zhì)量的LPBF產(chǎn)品。較低的能量輸入或較大的層厚會(huì)導(dǎo)致熔體軌道層之間能量輸入穿透不足（以實(shí)現(xiàn)有效重疊），從而導(dǎo)致未熔合（LOF）或未熔合孔缺陷的形成。同樣，在相對(duì)較低的掃描速度和固定或較高的激光功率下，能量輸入較高，導(dǎo)致熱應(yīng)力和小孔孔隙度缺陷較高。較高的能量輸入導(dǎo)致較大的溫度梯度，再加上較大的熱殘余應(yīng)力，常常會(huì)導(dǎo)致熱裂紋。相反，在相對(duì)較低的激光功率和較高的掃描速度下，所提供的低能量輸入不足以完全熔化周圍的粉末顆粒（通過潤(rùn)濕），從而形成球狀缺陷。

同樣明顯的是，較高的能量密度降低了產(chǎn)品尺寸精度，使工藝優(yōu)化變得困難，這可能導(dǎo)致試樣尺寸和缺陷之間的折衷。根據(jù)已經(jīng)發(fā)表的研究，采用更高的層厚會(huì)導(dǎo)致相對(duì)密度降低。因此，LPBF層厚度與掃描速度的組合會(huì)影響顯微硬度。選擇厚度超過0.1 mm的層將導(dǎo)致彎曲和傾斜LPBF建筑表面出現(xiàn)樓梯缺陷。除了進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)外，LPBF過程的計(jì)算建模對(duì)于優(yōu)化過程參數(shù)至關(guān)重要。這些模型還有助于預(yù)測(cè)熔融熔池的復(fù)雜溫度場(chǎng)、微觀結(jié)構(gòu)的發(fā)展、殘余應(yīng)力、變形、翹曲等。一些研究人員試圖將LPBF制成鋼的實(shí)驗(yàn)和建模結(jié)果關(guān)聯(lián)起來。

激光跟蹤有或沒有表面張力。功率為150 W, D4sigma = 54 μm，掃描速度為5m /s的激光軌跡在3D圖(a和b)中顯示為172 μs，在二維圖(c和d)中顯示為在軌跡中心切割的薄片。粉末層長(zhǎng)1 mm，寬200 μm，厚1層。它位于100 μm厚的襯底上。表面張力不包括在(b和d)中。溫標(biāo)是線性的，從紅色的熔體溫度開始，一直到藍(lán)色的室溫。紅色表示溫度大于或等于熔體溫度。黑色直線是基材z = 0的表面水平。

對(duì)不同類型的鋼和鐵基合金進(jìn)行了LPBF研究，主要是為了檢查合適的工藝參數(shù)，這些參數(shù)適合獲得完全致密的高質(zhì)量部件及其生成的微觀結(jié)構(gòu)。然而，主要關(guān)注的是工藝洞察力和工藝參數(shù)（每個(gè)參數(shù)或組合）對(duì)物理和機(jī)械性能的確切作用的操縱，因此，通過LPBF工藝制造的工程零件的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性還沒有得到很好的確立。確定受工藝設(shè)計(jì)參數(shù)影響的機(jī)械性能和表面粗糙度也非常重要，這有助于預(yù)測(cè)LPBF部件的質(zhì)量和服務(wù)。由于各種冶金缺陷的形成，使用未優(yōu)化的LPBF工藝參數(shù)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械性能較差。通過選擇合適的最佳工藝參數(shù)組合，可以生產(chǎn)具有相對(duì)較高密度、精細(xì)結(jié)構(gòu)和良好表面質(zhì)量的機(jī)械性能良好的產(chǎn)品。

除了最關(guān)鍵的LPBF工藝參數(shù)外，金屬粉末特性（顆粒大小和顆粒分布、堆積密度）在決定最終零件質(zhì)量方面起著重要作用。在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[。Sperings等人研究了三種不同粒度分布（PSD）和不同層厚對(duì)LPBF不銹鋼表面質(zhì)量和機(jī)械性能的影響。發(fā)現(xiàn)PSD D50為15.2μm和28.26μm的較小鋼粉需要較小的熱量輸入，以達(dá)到99%的零件密度，而PSD D60為37.70μm的鋼粉需要較少的熱量輸入。這是由于較小的顆粒容易熔化，然而，較大的顆粒有助于在失效前經(jīng)歷較高的伸長(zhǎng)率。作者得出結(jié)論，PSD不僅影響零件密度，還影響表面質(zhì)量和機(jī)械性能。Liu等人報(bào)告了類似的結(jié)果。他們證實(shí)，較小的粉末顆粒顯示出更好的流動(dòng)性，從而產(chǎn)生更高的密度、良好的表面質(zhì)量以及更好的強(qiáng)度和硬度。

Azizi等人通過尺寸、分布、流動(dòng)性和密度測(cè)量，研究了粉末回收對(duì)粉末特性的影響。作者報(bào)告稱，原始粉末和回收粉末之間的流動(dòng)性僅存在差異，而其他特征，如PSD、相均勻性和化學(xué)成分保持不變。Coe等人最近檢查了具有廣泛能量密度的不銹鋼LPBF的單模和雙模PSD。值得注意的是，PSD D50L為36.31μm的雙模粉末的抽頭密度略高于單模球形粉末（2%）。此外，雙峰粉末利用更高的激光功率（>203W）達(dá)到99%的相對(duì)密度。此外，竣工雙峰粉末零件顯示出略高的硬度。然而，雙峰粉末的流動(dòng)性較差。

不銹鋼裸板上激光軌跡的橫截面顯微照片。

就像LPBF加工過的鋼一樣。各種鋼、鐵基粉末被用作前驅(qū)體材料，但仍有許多不確定的基體有待研究。例如，對(duì)于不同類型的鋼粉，最適合不同LPBF加工窗口的理想或通用的粉末粒度分布是什么?各種鋼材粉末特性的普適性與加工包絡(luò)線之間的相關(guān)性，以獲得具有優(yōu)異機(jī)械性能和優(yōu)良表面質(zhì)量的高密度零件，是一個(gè)絕對(duì)需要探索的有趣領(lǐng)域。

來源：A comprehensive review on laser powder bed fusion of steels: Processing, microstructure, defects and control methods, mechanical properties, current challenges and future trends, Journal of Manufacturing Processes, doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.12.033

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