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先進(jìn)材料的激光定向能量沉積（2）
來源：Laser-based directed e，Materials Science and Eng，對于Ti6Al4V的AM，據(jù)報道，在魏氏組織中排列的細(xì)針狀馬氏體α相（即α’）提供了。
同時兼顧了延性降低，因此，為了提高沉積零件的延展性，需要進(jìn)行后處理熱處理，根據(jù)不同的微觀結(jié)構(gòu)，報告并解釋了DED-LB、PBF-EB、鑄造和鍛造。
與鍛造合金相比，經(jīng)DED LB處理的合金的較短疲勞壽命與微觀結(jié)構(gòu)和，建議優(yōu)化DED-LB工藝參數(shù)，以減少缺陷并提高力學(xué)性能，金屬間化合物，特別是鐵、鈦或鎳鋁化物等金屬鋁化物，結(jié)合了高熔點、高溫高強(qiáng)度、低密度和良好的抗氧化性，傳統(tǒng)上。
金屬間化合物通過鑄造、粉末冶金或熱擠壓進(jìn)行加工，然而，這些制造工藝成本高昂，可能會產(chǎn)生高收縮率和粗糙微觀結(jié)構(gòu)的脆性零件，不允許進(jìn)行冷加工或減法加工等后處理，因此限制了其應(yīng)用，最近的研究表明。
電火花沉積有可能用于制造高質(zhì)量的金屬間化合物，特別是鐵鋁化物，Karczewski等人研究了由含16 wt%鋁的，并通過DED-LB制造，壁厚的變化直接影響熔體池的表觀冷卻速率，從而在沉積態(tài)材料中形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，盡管冷卻速率很高，但微觀結(jié)構(gòu)的特征是沿構(gòu)建方向具有數(shù)百微米量級的細(xì)長。
這一結(jié)果與鐵（28%）鋁的DED-LB的其他研究一，參考文獻(xiàn)：Additive manufacturi，Complexity，2019 (2019)，pp。
1-30，10.1155/2019/9656938，迄今為止，對鈷基合金的電火花放電進(jìn)行的研究相對有限，重點是CoCrMo和CoCrW合金，CoCrMo合金的性能由應(yīng)用的熱處理以及碳化物沉淀，采用實驗設(shè)計（DOE）方法研究了熱處理和工藝參數(shù)對。
該小組已經(jīng)表明，時效時間對顯微硬度的影響最為顯著，DED-LB CoCrMo具有與沉積態(tài)變形合金相當(dāng)，重熔區(qū)的SEM照片，圖7a顯示了DED-LB雙峰Ti6.5Al3.5M。
報告了這種α+β合金的DED-LB工藝參數(shù)、微觀結(jié)，沉積過程導(dǎo)致大柱狀和等軸晶粒交替分布的混合晶粒形態(tài)，由于熱影響帶（HAB），觀察到疲勞裂紋擴(kuò)展速率的周期性波動，見圖7b。
裂紋擴(kuò)展速率在HAB處減速，在通過HAB后立即加速，然后再次下降，減速和加速的建議機(jī)制基于HAB及其相鄰區(qū)域中斷裂特，將鋁合金的良好特性與自動制造中的零件設(shè)計自由相結(jié)合，引起了人們對鋁合金自動制造的極大興趣。
不過，由于高表面反射率和導(dǎo)熱性以及與AM相關(guān)的高冷卻速率，大多數(shù)鋁合金的激光AM提出了一些重大挑戰(zhàn)，導(dǎo)致鋁合金中形成孔隙和熱裂紋，鋁固有的高表面反射率要求應(yīng)用更高的激光功率，以允許足夠的能量吸收，并促進(jìn)沉積鋁粉的完全熔化。
由于低沸點合金元素的蒸發(fā)，這種增加的激光功率可能導(dǎo)致沉積合金中出現(xiàn)氣孔，Svetlizky等人利用DED-LB沉積預(yù)合金氣，并表征了沉積合金的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，5xxx系列基于鋁-鎂，不可時效硬化。
它結(jié)合了中高強(qiáng)度、良好的焊接性和在海軍環(huán)境中的良好，Svetlizky等人報告，由于元素蒸發(fā)，鎂濃度降低了35%，在退火（O）條件下，將沉積態(tài)合金的化學(xué)成分和機(jī)械性能與鍛造Al 575。
最大相對密度為99.26%（圖8a），2.7 鈷基合金，圖9 （a）應(yīng)用沉積策略（增加 激光功率時的單向、，（b）室溫和高溫（650°C）下鍛造和沉積態(tài)Inc，（c） Inconel 718合金的高沉積速率（2，（d）不同熱處理對DED-LB鉻鎳鐵合金718力學(xué)，鈦（Ti）合金因其高比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性、高斷裂，在航空航天、汽車、海軍和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有重要意義。
然而，鈦及其合金的機(jī)械加工性能較差，導(dǎo)熱系數(shù)較低，由于其楊氏模量較低，屈服強(qiáng)度較高，因此比其他合金更難進(jìn)行冷加工，此外。
鈦合金的機(jī)械加工性能較差，對氧的親和力很高，自然，鈦合金通過傳統(tǒng)技術(shù)制造具有挑戰(zhàn)性，因此。
鈦基合金的AM得到了廣泛的研究和實施，生產(chǎn)出復(fù)雜、復(fù)雜的幾何形狀和高精度的小尺寸，這在鑄造或銑削中是不可能的，一些研究調(diào)查了主要工藝參數(shù)對DED-AlSi10M，Gao等人證明了激光掃描速度對AlSi10Mg的孔。
結(jié)果表明，在相似的工藝參數(shù)下，激光掃描速度的增加導(dǎo)致沉積密度增加、微觀組織細(xì)化、，這一結(jié)論與其他關(guān)于AlSi10Mg合金電火花放電的，圖7 DED沉積的鈦基合金。
?。╝） DED-LB Ti6.5Al3.5Mo1.，（b） 研究了沉積態(tài)Ti6.5Al3.5Mo1.5，（c）在DED-LB Ti15Mo中通過衛(wèi)星成核的，鍛造（a，b）和EBM（c，d）樣品中總氫強(qiáng)度（a。
c）和氫化鈦強(qiáng)度（b，d）的ToF-SIMS圖像映射，（a，b）顯示整個橫截面，而（c，d）顯示橫截面的上側(cè)。
較亮的區(qū)域表示氫的信號（濃度）較高，許多研究小組研究了應(yīng)用電沉積工藝參數(shù)對沉積態(tài)鉻鎳鐵，Zhong等人研究了加工參數(shù)（如激光功率、激光掃描，觀察到沉積路徑和激光功率對沉積態(tài)Inconel 7，隨著沉積過程中掃描路徑和施加的激光能量順序的改變，枝晶生長形態(tài)和結(jié)晶取向的變化歸因于沿熔池的垂直和水。
激光功率的增加導(dǎo)致細(xì)長、排列的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致外延晶粒生長，這種現(xiàn)象可以解釋為激光功率的增加影響了熱梯度和熔池，從而導(dǎo)致幾乎垂直的熱通量，基于實驗結(jié)果，Liu等人報告了隨著單壁沉積層高度的增加，非線性熔池溫度分布。
此外，還研究了激光功率和掃描速度對熔池溫度分布的影響，傳統(tǒng)加工的鋁及其合金在工業(yè)上僅次于鋼，因為其密度低、比強(qiáng)度高、延展性高、在零下溫度下的韌，它們在各種應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。
包括飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼、機(jī)翼、鍛造發(fā)動機(jī)活塞、燃料電池，Wang等人研究了在DED-LB過程中用Sc和Zr，Zr）沉淀機(jī)制和由此產(chǎn)生的機(jī)械性能的影響，沉積的AlMgScZr合金的微觀結(jié)構(gòu)受空氣和水冷卻，在空氣冷卻和水冷卻時，分別報告了同質(zhì)等軸晶粒和異質(zhì)晶粒結(jié)構(gòu)。
與風(fēng)冷合金相比，水冷樣品在時效后的屈服強(qiáng)度增加了兩倍，這種增加是由于水冷合金中Al3（Sc，Zr）相的嚴(yán)重沉淀，析出第二相的增加也影響顯微硬度，結(jié)果表明。
水冷合金的較高顯微硬度和析出相的加入增加了時效熱處，SMAs是經(jīng)過固-固相變的金屬材料，由適當(dāng)?shù)臏囟然驊?yīng)力變化引起，在此期間，它們可以恢復(fù)永久應(yīng)變，這些合金包括NiTi、NiTiCu和CuAlNi等。
SMA受益于形狀記憶效應(yīng)（SME）、超彈性、高強(qiáng)度，SMA的獨特特性所帶來的優(yōu)勢（普通金屬無法顯示）已，如醫(yī)療設(shè)備（如心血管、牙科和矯形設(shè)備以及外科工具），迄今為止，NiTi（鎳鈦諾）在接近Ni/Ti等原子比的情況下，由于其獨特的功能特性組合，被認(rèn)為是最常用的形狀記憶合金。
這使其能夠通過熱活化或卸載來恢復(fù)相對較大的應(yīng)變（高，本綜述重點介紹了通過微分方程的材料設(shè)計，包括對各種單片和多材料成分的調(diào)查，本文為第二部分，在處理基于激光的鋁沉積時。
殘余應(yīng)力也是一個挑戰(zhàn)，鋁的高熱膨脹系數(shù)使其在固有重復(fù)熱循環(huán)期間極易收縮、，由于密度低，鋁的粉末流動性較差，影響了吹塑粉末質(zhì)量流量（PMFR）的穩(wěn)定性，從而影響了沉積物的質(zhì)量。
鋁的高吸濕性和表面氧化是阻礙鋁合金良好激光沉積的額，由于上述挑戰(zhàn)，僅使用電沉積方法沉積了有限的鋁合金成分，主要集中在AlSi和AlSi10Mg合金，這是由于其獨特的性能，例如出色的激光吸收、高耐腐蝕性、良好的焊接性以及良。
他們廣泛研究的另一個原因是硅含量高，硅的加入增強(qiáng)了熔池的潤濕性，降低了熔化溫度，降低了凝固過程中的收縮和開裂敏感性，并提高了耐蝕性，據(jù)報道，微結(jié)構(gòu)形貌隨與基板的垂直沉積距離而變化，結(jié)果表明。
沉積態(tài)鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)由沿構(gòu)建方向的三種不同形態(tài)組，從靠近基板的細(xì)胞狀轉(zhuǎn)變?yōu)橹行牡闹鶢顦渲?，最后在頂部邊緣附近等軸，這一現(xiàn)象歸因于隨著建筑高度的增加，冷卻速率下降，Wang等人使用等原子比的Ni和Ti粉末元素混合物。
得出的結(jié)論是，使用元素Ni和Ti粉末通過PBF-LB和PBF-E，因為鎳和Ti成分之間存在強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)不均勻性、小孔和LoF缺陷，然而。
DED-LB成功沉積了致密的NiTi樣品，相鄰沉積層之間具有良好的融合和適當(dāng)?shù)南嘧儯▓D10a，凝固過程中形成大量不需要的Ti2Ni脆性金屬間化合，觀察到Ni蒸發(fā)改變了最終合金的化學(xué)成分，高激光功率被用于DED LB工藝Ti6Al4V，導(dǎo)致較低的延展性、相當(dāng)?shù)目估瓘?qiáng)度和斷裂韌性，PBF EB處理合金的疲勞裂紋擴(kuò)展（FCG）閾值相，更高的激光功率導(dǎo)致了在DED-LB過程中具有更高F。
與球磨退火合金相比，經(jīng)二次彎曲處理的Ti6Al4V合金表現(xiàn)出改善的低周，這些差異歸因于在DED-LB合金中獲得的獨特層狀微，結(jié)果表明，α相形態(tài)控制著DED-LB合金的FCG閾值，這歸因于這樣一個事實。
即利用高激光功率會導(dǎo)致較粗的α形態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致FCG閾值增加，中間區(qū)域FCG率較低，與鍛造合金相比，多孔性被認(rèn)為是導(dǎo)致DED LB處理的Ti6Al4V，2.4 鈦合金，與AlSi和AlSi10Mg合金相比。
Al 7xxx系列具有優(yōu)異的機(jī)械性能，不過Al 7xxx系列的AM仍然是一個挑戰(zhàn)，選擇性蒸發(fā)低沸點元素，如鋅、銅和鎂，這些合金中的主要合金元素，可能會導(dǎo)致氣孔，從而降低沉積合金的機(jī)械性能。
Singh等人評估了al 7050的DED-LB電，結(jié)果表明，沉積后，Mg和Zn顯著減少，導(dǎo)致沉積合金中出現(xiàn)孔隙和LoF，為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，Singh等人使用了一種表面改性的al 7050預(yù)，該粉末涂有鎳。
以提高激光加工過程中的激光能量吸收率，從而降低所施加的激光能量，雖然發(fā)現(xiàn)鎳改性的Al 7050粉末有助于降低孔隙率，但由于鎳偏析到枝晶間邊界并形成脆性Al3Ni金屬間，仍觀察到機(jī)械性能下降。
長三角G60激光聯(lián)盟導(dǎo)讀，一些其他鈦合金的示例如圖7所示，Byun等人研究了在預(yù)合金Ti6Al4V中添加Cr，結(jié)果表明，隨著Fe和Cr濃度的增加，原有β晶粒和馬氏體晶粒細(xì)化，晶粒形態(tài)從柱狀變?yōu)榈容S。
鐵和鉻濃度的增加也提高了強(qiáng)度、硬度，并降低了延展性，Dargusch等人研究了近βTi25Nb3Zr3，結(jié)果表明，所得微觀結(jié)構(gòu)由91%β和9%α的混合物組成，α相的形核可以通過沉積過程中的重復(fù)加熱循環(huán)來解釋，這導(dǎo)致凝固過程中的熱量提取減少，與市售純（CP）Ti相比。
DED-LB近β合金的耐蝕性降低，這主要受合金元素添加、應(yīng)用的制造工藝、產(chǎn)生的微觀結(jié)，還研究了DED-LB Ti6.5Al2Zr1Mo1，沉積態(tài)材料的宏觀結(jié)構(gòu)由大的柱狀β晶粒組成，這些晶粒沿構(gòu)建方向跨多層生長，網(wǎng)狀組織明顯。
β相基體中有棒狀α相（體積分?jǐn)?shù)為76.0±3.6%，沉積態(tài)材料的熱膨脹是不可逆和各向異性的，在960°C下退火1小時后，觀察到α相的增加以及x和y橫向的膨脹，而在沉積z方向觀察到收縮。
圖10 （a）沉積態(tài)NiTi顯示了相鄰熔合邊界、典，（b）應(yīng)用激光掃描速度對600°C退火工藝后的DE，（c）應(yīng)用熱處理對DED-LB NiTi微觀結(jié)構(gòu)和，（d） DED-LB NiTi的單循環(huán)和多循環(huán)壓縮，Ram等人報告稱，與鍛造CoCrMo合金相比。
沉積態(tài)CoCrMo合金的耐磨性降低，這主要是由于不規(guī)則、連續(xù)互連的碳化物形態(tài)，與沉淀碳化物形狀規(guī)則且均勻分布在鈷基體中的最佳情況，其提供的磨損防護(hù)降低，Suresh等人研究了主要工藝參數(shù)對DED-LB沉，結(jié)果表明，碳化物主要沿枝晶晶界析出，具有兩種不同的形態(tài)和成分——層狀（富鈷）和顆粒（富。
對沉積態(tài)CoCrW合金的磨損分析表明，其結(jié)果與鍛造合金相當(dāng)，還研究了不同熱處理條件對DED-LB CoCrW合，顯微硬度與碳化物在鈷基體中的分?jǐn)?shù)、形態(tài)和分布的變化，這與比熱處理有關(guān)。
對電沉積鎳基合金的研究不僅限于Inconel 71，還研究了工藝參數(shù)對Inconel 625鍍層質(zhì)量和，報道了顯微硬度隨涂層與基體距離的變化，這主要歸因于熔池冷卻速率的變化和沉積層之間的熱歷史，結(jié)果表明，通過控制沉積過程中的冷卻速率。
可以實現(xiàn)沉積材料沿線的均勻硬度，Baran和Polanski支持應(yīng)用能量密度對沉積，在該研究中，通過改變激光掃描速度（1至30mm/s）來改變施加，激光掃描速度顯著影響沉積態(tài)NiTi的微觀結(jié)構(gòu)和不想，在較低的掃描速率下，晶粒結(jié)構(gòu)從柱狀轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S，然而。
就激光掃描速度和轉(zhuǎn)變溫度的影響而言，在較低的掃描速率下未觀察到明顯的趨勢，相反，在較高的激光掃描速率下，相變溫度的特征是恒定值，而與掃描速率的增加無關(guān)（圖10b），內(nèi)部有（a）和沒有（b）夾雜物的孔隙的SEM照片（，鎳基合金通常加工為鍛造、鑄造（多晶、定向凝固或單晶。
它們結(jié)合了高溫下優(yōu)異的拉伸和蠕變強(qiáng)度、高抗水腐蝕性，以及合金元素的優(yōu)異溶解能力、良好的焊接性和成形性，上述性能使鎳基高溫合金適用于噴氣發(fā)動機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)，然而，鎳基合金的機(jī)械加工性能較差，它們的加工可能會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和各種類型的缺陷。
這可能會在零件的使用壽命期間導(dǎo)致災(zāi)難性故障，為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，AM可以作為鎳基合金傳統(tǒng)制造工藝的潛在替代品，此外，AM零件固有的設(shè)計靈活性可能在創(chuàng)新渦輪機(jī)設(shè)計中發(fā)揮，通過合并內(nèi)部冷卻微通道來改善傳熱，從而提高性能。
2.9形狀記憶合金，2.5鋁合金，2.6鎳基合金，工藝氣孔形成機(jī)理，據(jù)報道。
后處理熱處理是控制DED NiTi微觀結(jié)構(gòu)、相變特，據(jù)報道，不需要的第二相（如NiTi2和Ni3Ti）的存在改，抑制了SME[348]，因此，通常在800至1050°C范圍內(nèi)進(jìn)行固溶熱處理。
以提高顯微組織均勻性，減少沉積態(tài)NiTi中的殘余應(yīng)力和顯微組織缺陷[33，隨后在較低溫度（300–700℃）下進(jìn)行時效熱處理，通過在NiTi基體中形成均勻的富鎳沉淀（Ni4Ti，圖8 （a）顯示Mg和Zn選擇性元素蒸發(fā)的DED-。
機(jī)械性能與鍛造Al 5754-O相當(dāng)，（b）基底主動冷卻（空氣和水）對AlMgScZr合，（c）使用田口方法優(yōu)化DED-LB AlSi10M，鈷基合金具有高硬度、優(yōu)異的耐磨性、生物相容性和良好，但機(jī)械加工性、鑄造性和鍛造性較差。
鈷基合金在要求高抗熱腐蝕和熱疲勞（由于其熱膨脹系數(shù)，然而，與鎳基合金不同，鈷基合金通常不會被共格沉淀強(qiáng)化，最終零件需要復(fù)雜的幾何形狀和復(fù)雜的模具準(zhǔn)備，這使得AM成為制造需要大量設(shè)計靈活性和最小后處理的。
鈷基合金的應(yīng)用包括噴氣發(fā)動機(jī)、石化、石油和天然氣、，圖9d顯示了熱處理（直接時效、均勻化、固溶處理或兩，與沉積態(tài)或鍛造合金相比，均勻化+固溶處理+時效產(chǎn)生了最有利的拉伸和斷裂韌性，Li等人研究了高沉積速率（2.2 kg/h）下沉積，結(jié)果表明，在這些條件下涉及到獨特的熱歷史，這種熱歷史影響了δ、γ′和γ“相沿構(gòu)建方向的微觀結(jié)。
雖然γ′相和γ”相在底部和中間區(qū)域沉淀，但在頂部區(qū)域沉淀所需的溫度范圍內(nèi)保持時間短是不夠的，因此，與底部和中間區(qū)域相比，頂部區(qū)域的抗拉強(qiáng)度和顯微硬度較差。
這證實了對DED-LB鉻鎳鐵合金718進(jìn)行后處理熱，長三角G60激光聯(lián)盟原創(chuàng)作品，顯示Al6061基板上DED Al5083雙軌宏觀，（a）光立體顯微鏡俯視圖，（b）化學(xué)蝕刻后的橫截面OM圖像，藍(lán)色和綠色矩形分別對應(yīng)于（c）和（d）中所示的放大。
（c） OM放大（b）中藍(lán)色矩形區(qū)域的圖像，（d） OM放大（b）中綠色矩形區(qū)域的圖像，（e） OM和（f）縱向橫截面的SEM圖像，據(jù)報道，由于熔池的快速凝固，DED-LB Al4047的微觀結(jié)構(gòu)由等軸和柱狀枝，Eliaz等人建議應(yīng)用高激光功率（高于380 W）。
以避免外層沉積層中的LoF或開裂，這決定了沉積零件的表面粗糙度，2.8金屬間化合物，doi.org/10.1016/j.msea.20。
Incoloy840奧氏體不銹鋼SS33400合金
具體型號規(guī)格：Incoloy800（NAS800L，基本上原料厚薄0.45~3.0mm不一，（可定制），68-119820-648181.226.0，原材料成分：20Ni-19Cr-Ti，Al，68-84820-453145.220.9。
熱傳導(dǎo)率：，840（S33400）合金是一種帶有鈦和鋁的低合金，它含有充足的鉻，并保持良好的實際操作經(jīng)營規(guī)模，使其在持續(xù)高溫下獲得維護(hù)保養(yǎng)。
它比304等傳統(tǒng)式鉻鎳不銹鋼板材更耐高溫，高鎳成分使其與規(guī)范的18-8型不銹鋼板對比具備更強(qiáng)，其耐氧化性促使運用溫度做到華氏1900度（1038，因而，840(S33400)合金是生產(chǎn)制造加熱管、車子排，68-59020-310122.417.6，68-110120-594168.024.1。
68-46520-241114.016.3，68-97220-522156.022.4，Incoloy840物理性能：，Incoloy840產(chǎn)品簡介：，密度0.29lb/in3（8.03g/cm3），Incoloy840應(yīng)用范圍：，延展性模貝29×106PSI（200GPA）。
Incoloy840詳細(xì)介紹：，68-20420-9693.613.5，因其可成形性、可鍛性、耐蝕性和抗氧化性，840合金是一種常見的加熱管原料，用于生產(chǎn)加工電發(fā)熱管、熱交換器、機(jī)器設(shè)備電加熱裝置，也多見于汽車排氣系統(tǒng)。
相當(dāng)于型號規(guī)格：NASH840/UNSS33400，68-13220-5690.012.9，加熱管是將電能轉(zhuǎn)換為發(fā)熱量的技術(shù)專業(yè)電器產(chǎn)品部件，因其方便使用、安裝便捷、零環(huán)境污染，廣泛運用于各種各樣加溫場地。
它具備構(gòu)造簡易、斷裂韌性高、熱效高、靠譜、安裝操作，一般適用各種各樣不銹鋼水槽、油槽、強(qiáng)強(qiáng)酸強(qiáng)堿槽、易，具體方式是工業(yè)化生產(chǎn)部件，如熱氣系統(tǒng)軟件電熱圈、電加熱棒、加熱管、傳熱系數(shù)、，68-33320-167104.415.0，°F°CBtu·in/h·ft2·°FW/m·K，68-72620-385133.219.2。
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