质料基因组工程研究院王淑娟课题组在《Acta Materialia》期刊揭晓了增材制造方面的最新研究效果

克日，
，质料基因组工程研究院王淑娟课题组在增材制造不锈钢研究领域取得主要希望，
，研究效果以“A novel age-hardenable austenitic stainless steel with superb printability”为题揭晓在《Acta Materialia》期刊。。。。本事情与上海交通大学相助完成，
，两个单位为配合通讯。。。。

在现代制造业中，
，3D打印手艺因其极高的设计无邪性、近净成形能力和简化供应链等优势，
，已经成为推下手艺立异和实现工业可一连生长的战略手艺。。。。然而，
，打印历程中重大的热历史和快速凝固特征经常导致在质料中爆发热裂纹，
，这极大地限制了增材制造手艺的的推广和应用。。。。沉淀硬化型奥氏体不锈钢（PH ASS）因其高强度和优异的耐侵蚀性，
，在航空航天、核能和化工等领域有着普遍的应用远景。。。。然而，
，这类合金在打印历程中极易泛起热裂纹，
，主要是由于其凝固温度规模宽、元素偏析严重，
，以及在凝固末期形成低熔点液相薄膜或液相与固相之间的孔隙，
，这些结构在重大的热应力作用下容易开裂。。。。古板要领通常通过镌汰溶质偏析或增进柱状晶向等轴晶转变的要领来缓解这一问题，
，但这些要领往往以牺牲合金的强度或打印窗口为价钱。。。。

王淑娟课题组与上海交通大学相助接纳与古板方法相反的战略，
，在不锈钢的打印历程中增强溶质偏析，
，特殊是提高强偏析元素Ti的含量，
，在粉末床熔融（LPBF）增材制造中实现了新型γ'强化奥氏体不锈钢（Fe_bal.Ni₂₉Cr₁₇Ti_6.5Al₅,at.%）的近无缺陷制备，
，乐成开发了具有优异打印性能的新型沉淀硬化不锈钢，
，打印质料无热裂纹且室温力学性能可实现大规模可控，
，拉伸屈服强度可调规模为300 MPa至1460 MPa，
，匀称延伸率可调规模为59.5%至7.6%（Acta Materialia283 (2025) 120547；；；授权发明专利：CN202410427541.6）。。。。这主要是由于打印历程中增强的溶质偏析在胞壁/枝晶间增进了类包晶反应，
，形成摩尔体积较大的多相结构，
，这不但有用填充了奥氏体枝晶间隙，
，还在原始质料中形成了多标准异质结构（图1）。。。。因此，
，质料在打印历程中并没有形成热裂纹，
，反而展现了宽幅的LPBF高质量制备窗口（致密度度均高于99.9 %）。。。。该研究批注，
，借助增材制造历程中非平衡凝固特征实现的溶质原子偏析工程，
，可以提供多种凝固或相变路径，
，从而有用缓解古板高强合金中的热裂纹问题。。。。与此同时，
，凝固反应形成的多种沉淀相与打印历程中天生的位错组织配合组成多标准异质结构，
，该结构在变形历程中可能通过爆发变形梯度，
，增进多种变形机制的协同作用，
，从而实现优异的可打印性能和拉伸性能（图2）。。。。

这项研究不但为沉淀硬化奥氏体不锈钢在增材制造领域的应用提供了新的思绪，
，并且为其他高性能合金的增材制造提供了主要的参考。。。。通过溶质偏析工程乐成地解决了古板沉淀硬化奥氏体不锈钢在LPBF打印历程中的热裂纹问题，
，同时实现了优异的力学性能。。。。这种新型不锈钢有望在航空航天、核能和化工等领域获得普遍应用，
，为高性能金属质料的增材制造开发了新的蹊径。。。。

文章

H Hu, T Zhao, Z Ning, JF Wen, T Shen, S Wang*, M Song*, A novel age-hardenable austenitic stainless steel with superb printability, Acta Materialia,283,(2025) 120547.

图1：LPBF增材制造新型沉淀硬化不锈钢的微观组织结构：(a)扫描透射电子显微镜（STEM）明场图像及对应的EDS图谱（a₁-a₅）。。。。(b)和(c)划分为(a)中线1和线2的EDS扫描效果，
，显示了沿线的因素转变。。。。(d, e) L2₁相和σ-Fe_1-xCr_x相沉淀的选取电子衍射图谱。。。。(f) η-Ni₃Ti相沉淀的快速傅里叶变换（FFT）图谱。。。。

图2：LPBF增材制造新型沉淀硬化不锈钢的常温力学性能：(a)笔直打印偏向的应力-应变曲线，
，(b)平行打印偏向的应力-应变曲线，
，(c, d)与其他增材制造钢材的屈服强度、极限抗拉强度及匀称延伸率比照。。。。