粉末床熔融金屬增材制造中的缺陷和異常（8）

來(lái)源：長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟

導(dǎo)讀：本文旨在闡明粉末床熔融增材制造過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷/異常及其形成機(jī)制,。本文為第八部分。

5.后處理相關(guān)缺陷
后處理通常用于改變金屬粉末床AM材料中的竣工微觀結(jié)構(gòu),、殘余應(yīng)力和缺陷分布,。通常，后處理可用于修改內(nèi)部（即LOF,、小孔,、氣孔）和外部（如表面粗糙度）缺陷的尺寸和幾何特性，在大多數(shù)情況下會(huì)改善機(jī)械和腐蝕性能,。對(duì)于內(nèi)部缺陷,，通常采用熱等靜壓（HIP）處理以及熱處理,。對(duì)于外部缺陷，通常使用表面加工/拋光或噴丸處理,。一般來(lái)說(shuō),，HIP設(shè)備和工具更加復(fù)雜，操作本質(zhì)上是分批的,，而不是連續(xù)的,，而且整個(gè)過(guò)程都很昂貴，完成零件的時(shí)間也更長(zhǎng),。因此,，了解后處理相關(guān)缺陷的潛在可能性對(duì)于充分利用其潛在優(yōu)勢(shì)非常重要。

用于增材制造材料機(jī)械測(cè)試的方向名稱,。

盡管大多數(shù)已公布的Ti-6Al-4V力學(xué)性能測(cè)量結(jié)果均已報(bào)告,，但如有可用。文獻(xiàn)回顧還表明,，大多數(shù)已發(fā)表的工作都集中于拉伸/壓縮試驗(yàn),，而最近的工作則集中于斷裂臨界性能。在表中,，當(dāng)在已出版的工作中記錄時(shí),，根據(jù)上圖所示的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，使用X,、Y,、Z名稱記錄試樣或構(gòu)建方向?qū)�拉伸性能的影響。因��,，矩形和非�?duì)稱試樣需要三個(gè)字母（X,、Y、Z）來(lái)提供完整的方向指示,。在此術(shù)語(yǔ)中,，Z表示構(gòu)建方向。X軸平行于機(jī)器前部,，并垂直于Z軸,。Y軸垂直于Z和X軸，正方向定義為右坐標(biāo),。第一個(gè)字母表示與最長(zhǎng)外形尺寸平行的軸,。第二個(gè)字母表示第二長(zhǎng)的外形尺寸，第三個(gè)字母表示試樣的第三長(zhǎng)外形尺寸,。例如,，帶有XYZ標(biāo)記的試樣具有平行于X的最長(zhǎng)尺寸、平行于Y的第二長(zhǎng)尺寸和平行于Z的最短外形尺寸,。上圖還說(shuō)明了圓柱形對(duì)稱試樣只需要一個(gè)字母,。不幸的是,，本文所審查的出版作品并非都遵循這些ASTM/ISO規(guī)則。在某些情況下,，只有一個(gè)字母用于非對(duì)稱樣本,。該表還記錄了所使用的任何后處理（如熱處理、HIP）,。

內(nèi)部缺陷,。HIP和熱處理程序的組合通常用于AM零件的后處理，以減少內(nèi)部缺陷的數(shù)量和嚴(yán)重程度,，并增加致密化,。TiAl6V4合金的微觀結(jié)構(gòu)取決于凝固速率，可以是層狀或球狀的,。層狀微觀結(jié)構(gòu)在斷裂韌性,、疲勞裂紋擴(kuò)展和氧化行為方面通常較好，而球狀微觀結(jié)構(gòu)則表現(xiàn)出更好的強(qiáng)度,、延展性和疲勞裂紋起始性能,。鍛造參考材料的典型微觀結(jié)構(gòu)是α+β基質(zhì)中的α球狀相（下圖a）。β相（8.6%）的存在通過(guò)X射線衍射（XRD）分析得到證實(shí),。

TiAl6V4合金的球狀“參考”（a）和層狀SLM（b）結(jié)構(gòu)以及熱機(jī)械處理對(duì)SLM樣品微觀結(jié)構(gòu)的影響（c–e）,。

然而，盡管HIP工藝可以成功地用于去除宏觀（例如,，激光粉末相互作用孔隙度）和微觀孔隙度（例如，氣體孔隙度）,，但含有惰性氣體的孔隙可能會(huì)在高溫HIP處理后重新生長(zhǎng),，如圖72所示。這被稱為熱誘導(dǎo)孔隙率（TIP）,，可能會(huì)對(duì)機(jī)械性能產(chǎn)生負(fù)面影響,。HIP處理后TIP的發(fā)生取決于多種因素，包括晶粒尺寸,、處理介質(zhì)（即氬氣,、氮?dú)饣蚝�氣）、粉末（氣體）孔隙率和退火時(shí)間,。

圖72 E-PBF Ti-6Al-4V圓柱形樣品中孔隙度（紅色）的（左）3D和（右）2D XCT可視化,。

6.缺陷緩解

缺陷識(shí)別和緩解是金屬增材制造中提高零件質(zhì)量和性能的一個(gè)重要方面。已經(jīng)進(jìn)行了大量研究,，以可視化缺陷形成機(jī)制,，并針對(duì)具體情況提出了補(bǔ)救措施。

6.1.粉末孔隙度和氣體孔隙轉(zhuǎn)移

多項(xiàng)研究表明,，典型的金屬AM起始粉末可能含有截留的氣體孔隙率,，這促使對(duì)減少成品AM金屬零件內(nèi)粉末（氣體）孔隙率的預(yù)防措施進(jìn)行描述,。Tammas Williams等人和Cunningham等人的研究清楚地表明，具有高孔隙率的粉末會(huì)導(dǎo)致具有類似高缺陷數(shù)量的零件,。此外,，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能都受到鑄件中氣孔的不利影響。因此,，粉末孔隙率也可能對(duì)金屬AM組件的整體零件質(zhì)量產(chǎn)生可測(cè)量的影響,。

基于粉末的增材制造（AM）技術(shù)已成為金屬AM系列的關(guān)鍵成員之一，包括激光工程網(wǎng)絡(luò)成型（LENS）,，選擇性激光熔化（SLM）,，噴墨打印和選擇性電子束熔化（SEBM）�,；蛘�,，粉末原料在基于粉末的增材制造技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，無(wú)論是在加工窗口設(shè)置還是增材制造（AMed）產(chǎn)品的性能方面,。與此相關(guān),，許多研究已有報(bào)道，AMed部件中的一些孔隙缺陷是從原始粉末中的滯留氣體孔隙中繼承的,，這些孔隙可以通過(guò)熱等靜壓機(jī)（HIP）去除,，但在隨后的熱處理后重新打開(kāi)，從而顯著惡化其機(jī)械特別是疲勞性能,。因此,，粉末內(nèi)孔隙的表征對(duì)于充分了解粉末的狀態(tài)并進(jìn)一步制定AM的加工窗口非常重要。

霧化過(guò)程示意圖（a） 通用,、（b） 制備和 （c） PA,。

對(duì)粉末原料進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓こ炭刂埔部梢詫?duì)減少氣體孔隙轉(zhuǎn)移產(chǎn)生很大的積極影響。例如,，如果要使用給定的粉末供應(yīng)來(lái)制造零件,，則第一步是在AM加工之前在烘箱中干燥粉末，以消除表面水分,。在鋁合金中,，粉末中的水分是氫氣孔隙率的主要來(lái)源。

選擇性電子束熔化（SEBM）是一種很有前途的粉末床增材制造技術(shù),，用于高價(jià)值鈦部件的近凈成形制造,。然而，如果沒(méi)有制造后的HIPing,， SEBM零件的疲勞壽命目前主要由孔隙率的存在主導(dǎo),。在這項(xiàng)研究中，模型樣品中孔隙的大小,，體積分?jǐn)?shù)和空間分布已經(jīng)使用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描在3D中表征,，并與過(guò)程變量相關(guān)聯(lián),。大多數(shù)孔隙是小的球形氣體孔，集中在填充的孵化區(qū)域;這歸因于填充策略中使用的能量密度較低且聚焦較少的光束,，使氣泡逃逸熔池的機(jī)會(huì)較少,。總體而言,，發(fā)現(xiàn)增加光束的能量密度或焦點(diǎn)與氣體孔隙率水平的降低密切相關(guān),。較罕見(jiàn)的不規(guī)則形狀的孔隙大多位于輪廓區(qū)域，并歸因于粉末顆粒之間缺乏融合,。

XCT制造和分析的樣品的幾何形狀,。

6.2未熔合

在實(shí)踐中，為了防止激光加工導(dǎo)致的熔合孔隙率不足,，第一選擇是遵循激光功率-掃描速度,。在圖73中，III區(qū)對(duì)應(yīng)于未熔合缺陷,，如氣孔,。此外，激光光斑尺寸,、圖案間距以及粉末床層厚度都可以調(diào)整,。一般來(lái)說(shuō)，斑點(diǎn)尺寸,、孵化間距和層厚度越小,，熔孔形成不足的趨勢(shì)就越小。

圖73 加工圖,。I區(qū)-完全密實(shí),；II區(qū)-地下孔隙度；III區(qū)-熔化不足,；OH-嚴(yán)重的表面變形。

另一方面,，為了防止粉末引起的熔合孔隙度不足,，應(yīng)避免或減輕不利的粉末顆粒。例如,，在原料中,，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)姆勰┖Y分技術(shù)去除具有不規(guī)則形狀的粉末顆粒，如細(xì)長(zhǎng)形狀,、衛(wèi)星顆�,；蜷_(kāi)孔或閉孔。為了減少飛濺引起的較大和不規(guī)則簇,，可采用第6.6節(jié)中描述的方法,，例如改變環(huán)境壓力,，并在粉末床上引入高速層流保護(hù)氣。此外,，粉末床的預(yù)熱可以緩解熔合孔隙度的不足,，因?yàn)槿鄢赝耆�重疊所需的能量更少。

此外,，熱等靜壓（HIP）處理可減輕打印后的任何（封閉）孔隙度,。圖74中的同步加速器顯微層析顯示，HIP后孔隙率可顯著降低,。

圖74 同步加速器顯微層析結(jié)果顯示,，HIP顯著降低了所有類型的孔隙率。（a）原料粉末包裝,。（b）竣工樣品,。（c） HIP處理樣品。

與鍛造材料相比,，增材制造材料通常表現(xiàn)出更大的可變性和更低的可重復(fù)性,，這是由于AM工藝的兩個(gè)主要關(guān)鍵因素，即體積缺陷和由粗表面光潔度引起的有害表面特征,。術(shù)語(yǔ)“體積缺陷”是指在制造的材料體積的任何區(qū)域中可能出現(xiàn)的任何與過(guò)程相關(guān)的缺陷,。由于這些缺陷的位置是隨機(jī)的，它們可以發(fā)生在試樣的中間或靠近表面,。相反,，術(shù)語(yǔ)“表面特征”包括僅發(fā)生在外表面或其下方的任何與過(guò)程相關(guān)的缺陷。

凈成形零件的典型亞表面特征,。

關(guān)于表面狀況,，由于各種工藝參數(shù)（例如，激光功率,、掃描速度,、層厚度、輪廓策略,、構(gòu)建方向）對(duì)零件表面粗糙度的強(qiáng)烈影響,，疲勞評(píng)估更為復(fù)雜。即使粗糙度測(cè)量經(jīng)常用于評(píng)估AM零件的表面質(zhì)量,，各種研究表明,，常見(jiàn)的平均或峰谷測(cè)量不足以獲得與疲勞壽命的強(qiáng)烈相關(guān)性。在某些情況下,，這是因?yàn)樵诒砻嫦聶z測(cè)到廣泛的孔隙率,，特別是當(dāng)對(duì)通過(guò)LB-PBF生產(chǎn)的零件執(zhí)行輪廓策略時(shí)，并且在表面會(huì)更加惡化。事實(shí)上,，這通常發(fā)生在零件相對(duì)于建筑方向傾斜且沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)的情況下制造時(shí)（見(jiàn)上圖）,，因?yàn)橹圃煜聦颖砥け砻娴奈慈刍�粉末不能像鍛造材料那樣散熱。Pegues等人研究了在45°（即相對(duì)于建筑物方向的對(duì)角線）下制造的LB-PBF Ti-6Al-4 V的表面粗糙度對(duì)疲勞性能的影響,。他們觀察到,，與下皮表面粗糙度較低的試樣相比，下皮表面粗糙度的試樣疲勞性能較差,。這是因?yàn)榱鸭y的萌生對(duì)表面粗糙度和粗糙度高度敏感,，即使沒(méi)有地下孔隙也是如此。

6.3.鎖孔孔隙度

鎖孔孔隙度的形成在很大程度上取決于激光加工變量的選擇（即激光功率,、激光光斑尺寸,、激光掃描速度等）、材料特定特性（即沸點(diǎn),、粉末粒度和分布,、粉末床厚度等）以及氣氛的選擇。因此,，減少鎖孔孔隙度是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,，需要機(jī)器和材料的具體分析，特別是關(guān)注加工變量對(duì)熔池和汽腔特性的影響,。

目前對(duì)操作和實(shí)驗(yàn)方法的研究,，通過(guò)高速同步x射線成像，大大提高了對(duì)金屬AM中鎖孔孔隙度來(lái)源的理解,。這些結(jié)果對(duì)于改進(jìn)基于物理的模型以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和緩解小孔孔隙度至關(guān)重要,。通過(guò)操作實(shí)驗(yàn)對(duì)小孔進(jìn)行的形態(tài)學(xué)分析表明，鎖孔孔隙率的產(chǎn)生是加工變量選擇的函數(shù),，如激光功率和激光速度（除其他外）（圖75）,。Ti-6Al-4V合金的L-PBF表明，對(duì)于某些激光速度,，其形成的鎖孔形態(tài)的前壁角大于特定閾值（例如,，77°），零件中形成了鎖孔孔隙,。發(fā)現(xiàn)在P-V處理空間的特征性高功率,、低掃描速度區(qū)段內(nèi)形成鎖孔；因此,，提出了簡(jiǎn)單的緩解技術(shù),，包括改變激光掃描速度或激光功率密度,。

圖75 （a）小孔熔池形成是加工變量的函數(shù),，即L-PBF Ti-6Al-4V中給定激光掃描速度的激光功率（密度）。（b）對(duì)于低于小孔閾值的激光功率值,，激光束很少反射,，導(dǎo)致傳導(dǎo)模式熔池,。（c）對(duì)于高于閾值的激光功率密度，會(huì)形成小孔熔池,，導(dǎo)致多次激光束反射和小孔孔隙率,。

6.4.周轉(zhuǎn)和軌道末端孔隙度

通常情況下，激光功率對(duì)回轉(zhuǎn)或軌道末端孔隙形成有主要影響,，而掃描速度對(duì)熔池深度或孔隙動(dòng)力學(xué)的影響最小,。研究表明，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的孔隙形成可能是由能量密度的瞬時(shí)增加引起的,。換言之,，恒定的激光功率和轉(zhuǎn)折點(diǎn)處較慢的激光速度的組合導(dǎo)致了深鎖孔模式熔化。避免這種孔隙形成的一種實(shí)用策略是降低轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近的激光功率,。如圖76（a,，b）所示，由于高能量密度導(dǎo)致熔池過(guò)熱和膨脹,，在轉(zhuǎn)向區(qū)域形成了隆起,。此外，在表面以下250μm處檢測(cè)到一些孔隙,。相比之下,，調(diào)制激光功率顯示沉積軌跡的幾何形狀得到改善。如圖76（c,，d）所示,，在軌道末端實(shí)現(xiàn)了無(wú)凸起的高質(zhì)量區(qū)域以及無(wú)孔結(jié)構(gòu)。

圖76 （a,，c）頂視圖光學(xué)顯微照片（b,，d）側(cè)視圖原位高速x射線圖像，顯示L-PBF期間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)區(qū)域,。（c,，d）100 W峰值功率，調(diào)整后的激光速度接近發(fā)生孔緩解的轉(zhuǎn)向區(qū)域,。

6.6.飛濺和剝蝕

通常,，通過(guò)調(diào)整激光功率和掃描速度來(lái)降低激光加熱強(qiáng)度是減少金屬飛濺的首選。當(dāng)激光束前進(jìn)時(shí),，大部分入射光束撞擊前鎖孔壁,。激光加熱強(qiáng)度越低，前鎖孔壁上的過(guò)熱越低,，蒸汽羽流的噴射以及鎖孔壁表面下液體的反沖越弱,。如圖77（a）所示，當(dāng)前或后鎖孔邊緣上的局部熔體沒(méi)有從反沖和/或蒸汽羽流射流中獲得足夠的動(dòng)量時(shí)，不會(huì)有飛濺物直接從鎖孔壁噴出,。在存在金屬粉末的情況下,，較弱的蒸汽羽流噴射意味著從粉末床噴出或剝落的飛濺物較少，如圖77（b）,。

圖77 （a）裸金屬板中飛濺的發(fā)生頻率與激光掃描速度的關(guān)系,。（b）激光粉末床聚變中熔體軌跡周圍剝蝕區(qū)的寬視場(chǎng)圖像，作為激光功率的函數(shù),。（c）剝蝕區(qū)寬度顯示在左軸上,，剝蝕區(qū)內(nèi)檢測(cè)顆粒的分?jǐn)?shù)顯示在右軸上，作為環(huán)境壓力的函數(shù),。（d）供給氣體射流以打開(kāi)裸板或預(yù)燒結(jié)粉末床中的鎖孔,。

粉末床通常不在L-PBF中預(yù)燒結(jié)，主要是為了降低生產(chǎn)成本,。因此,，使用上述方法很難消除飛濺。為了進(jìn)一步減輕飛濺引起的缺陷,，如缺乏熔合孔隙率,，一種解決方案是在粉末床上引入保護(hù)氣體的高速層流。如圖78所示,，氣流模式傾向于將飛濺物吹離建筑區(qū)域,，并防止它們掉落到粉末床上。然而,，這種層流氣體流動(dòng)方法對(duì)小孔和熔池動(dòng)力學(xué)幾乎沒(méi)有影響,，并且只是飛濺問(wèn)題的補(bǔ)救措施。

圖78 工藝室中氣體層流系統(tǒng)的示意圖,。

6.7.殘余應(yīng)力,、開(kāi)裂和分層

殘余應(yīng)力及其產(chǎn)生的問(wèn)題，包括應(yīng)變誘發(fā)開(kāi)裂和分層問(wèn)題,，通常在AM處理的鐵合金和超合金（以及潛在的高強(qiáng)度鋁和鈦合金）中觀察到,。AM中殘余應(yīng)力以及由此產(chǎn)生的分層和開(kāi)裂缺陷的緩解策略可分為AM工藝優(yōu)化和后工藝處理。

如圖79和圖80所示,，有效性已在含有Ti6Al4V,、AlSi10Mg、合金625,、工具鋼,、不銹鋼和合金鋼的L-PBF中得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖79預(yù)熱溫度對(duì)裂紋密度和分層的影響,。

圖80 （a）使用改性成分MHX和未改性O(shè)HX制造的L-PBF零件的裂紋密度,、（b）室溫性能和（c）高溫性能的比較,。

6.8.表面光潔度和粗糙度

由于表面粗糙度和孔隙率導(dǎo)致的竣工金屬AM材料失效是疲勞臨界金屬AM部件的主要原因。對(duì)零件性能尤其有害的是表面上的深谷,，這些深谷是機(jī)械損傷和腐蝕的首選場(chǎng)所。為了解決這些問(wèn)題,，金屬粉末床AM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐采用后處理,，通過(guò)熱處理、機(jī)加工,、化學(xué)拋光,、激光拋光或電拋光等程序來(lái)減輕粗糙表面特征。然而,，在金屬AM零件上使用后處理技術(shù)增加了額外的制造步驟（導(dǎo)致成本增加）,，并可能破壞金屬AM零件近凈形狀生產(chǎn)的商業(yè)案例。

使用400 W激光功率,，（a）3500 mm / s和（b）5000 mm / s掃描速度,，對(duì)激光熱源與定期包裝的50μm粉末顆粒之間的相互作用進(jìn)行熱流體流動(dòng)預(yù)測(cè)。

選擇性激光熔化（SLM）由于其能夠直接從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）模型中制造復(fù)雜的自由形式幾何形狀,，因此被譽(yù)為凈形狀工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中最有前途的制造技術(shù)之一,。到目前為止，已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究,，旨在確定加工條件對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和缺陷密度以及機(jī)械性能的影響,。這些研究已經(jīng)在許多材料上進(jìn)行，例如鎳基高溫合金,，鈦基合金,，鋁基合金，鋼和復(fù)合材料,�,？梢郧宄�地看出，還有一些與這一進(jìn)程有關(guān)的關(guān)切需要解決,。這些包括殘余應(yīng)力發(fā)展,，開(kāi)裂（特別是對(duì)于某些材料，如鎳基高溫合金）,，孔隙率和機(jī)械各向異性,。在這些擔(dān)憂中，孔隙率發(fā)展是幾乎所有SLM加工的金屬材料中觀察到的最常見(jiàn)的問(wèn)題之一,，顯然是可能影響建筑質(zhì)量和性能的主要因素之一,。然而，到目前為止,，關(guān)于SLM期間孔隙率形成機(jī)制的報(bào)告相當(dāng)有限,，大多數(shù)解釋都依賴于假設(shè),。

最近，Masiagutova等人表示,，如果在掃描樣品的中心之前應(yīng)用輪廓,，激光會(huì)穿過(guò)均勻的粉末床，從而產(chǎn)生精細(xì)的表面粗糙度（Ra為10μm）,。相反,，在掃描樣品心臟后進(jìn)行輪廓測(cè)量時(shí)，激光穿過(guò)不均勻粉末床,，導(dǎo)致表面更粗糙（Ra為25μm）（見(jiàn)圖81）,。

圖81 輪廓設(shè)置的兩種情況：（a）先掃描輪廓，然后掃描輪廓,�,？梢詧�(zhí)行后一個(gè)步驟以最小化側(cè)面粗糙度。

激光重新熔化,。再熔化也可能影響表面粗糙度,。更詳細(xì)地說(shuō)，激光再熔化是一個(gè)過(guò)程,，在鋪上一層新的金屬粉末之前,，對(duì)同一切片進(jìn)行第二次激光掃描。

總的來(lái)說(shuō),，盡管可以通過(guò)改變工藝變量來(lái)改善表面粗糙度,，但許多研究采用了僅適用于單一材料系統(tǒng)或金屬粉末床AM工藝的試錯(cuò)型方法。相比之下,，Strano等人,、Cabanettes等人和Boschetto等人的研究有助于目標(biāo)工藝變量的選擇，并通過(guò)分析L-PBF中的階梯效應(yīng)和表面粗糙度,，適用于多種金屬AM工藝和材料,。其他分析技術(shù)，例如連接局部熱歷史和表面粗糙度的數(shù)值模型和FEA,，也可能導(dǎo)致金屬粉末床AM中表面粗糙度特性的分析和預(yù)測(cè)方面的巨大進(jìn)步,。

6.9.冶金因素

由于AM工藝期間的高凝固速率，增材制造的金屬的微觀結(jié)構(gòu)已顯示出與傳統(tǒng)制造的對(duì)應(yīng)物顯著不同,。因此,，AM零件中的一個(gè)問(wèn)題是柱狀晶粒的生長(zhǎng)，這些晶粒沿著構(gòu)建方向生長(zhǎng),，這可能導(dǎo)致第4.7節(jié)中討論的裂紋的生長(zhǎng)和變形的各向異性,。因此，避免柱狀晶粒生長(zhǎng)的一種方法是改變定制微結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù),。通過(guò)改變掃描策略和熔體主題（例如,，通過(guò)改變電子束電流和掃描速度來(lái)控制合金718的晶體取向）或改變熱輸入以控制冷卻速率和底層微結(jié)構(gòu)特征,，可以控制微結(jié)構(gòu)。柱狀至等軸（CTE）轉(zhuǎn)變可以使用已建立的方法計(jì)算,，但也可以轉(zhuǎn)化為功率速度空間中的工藝圖,，這允許選擇正確的工藝參數(shù)組合，以產(chǎn)生定制的微觀結(jié)構(gòu),。

在另一種方法中,，后處理熱處理是將顯微組織從柱狀轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S的可行選擇，特別是使用再結(jié)晶熱處理,。使用中的材料在升高的溫度（接近材料熔化溫度）下加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)完全再結(jié)晶。在AM材料中出現(xiàn)再結(jié)晶的一些工作實(shí)例包括合金718,。然而,，值得注意的是，上述緩解途徑可能并不適用于所有合金,，例如Ti-6Al-4V,，其中在AM中產(chǎn)生等軸晶粒是不可行的。

許多研究已經(jīng)研究了L-PBF IN718部件的構(gòu)建后熱處理的影響,，并且一些研究專門(mén)研究了熱處理以改善IN718的機(jī)械性能,。熱等靜壓（HIP）減少了 L-PBF構(gòu)建部件中孔隙的存在，從而降低了應(yīng)力集中部位（如地下孔隙）周圍產(chǎn)生裂紋的可能性,。成型后熱處理也廣泛用于釋放由打印過(guò)程引起的繼承殘余應(yīng)力,。在對(duì)熱處理和打印取向影響的系統(tǒng)研究中，Strossner等人通過(guò)使用許多多步熱處理工藝來(lái)提高L-PBF IN718的屈服強(qiáng)度,，這些工藝依賴于AMS 5662和5664標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固溶退火和兩步時(shí)效,。結(jié)果顯示，與竣工材料相比,，熱處理材料的屈服強(qiáng)度提高了50%,。Wan等人使用多步驟熱處理工藝（標(biāo)準(zhǔn)熱處理，AMS 5664和其他固溶熱處理）,，這導(dǎo)致L-PBF IN718的強(qiáng)度比竣工況提高了100%（雙倍）,。


來(lái)源：Defects and anomalies in powder bed fusion metal additive manufacturing, Current Opinion in Solid State and Materials Science, doi.org/10.1016/j.cossms.2021.100974

參考文獻(xiàn)：Influence of post-heat-treatment on the microstructure and fracture toughness properties of Inconel 718 fabricated with laser directed energy deposition additive manufacturing, Mater. Sci. Eng. A., 798 (2020), Article 140092.