高溫延伸率高達23.1%， 倍豐智能助力蒙納士大學強韌性IN718材料研究獲突破

激光粉末床熔合（LPBF）技術是一種先進的增材制造（AM）技術，通過使用激光束選擇性熔合粉末材料，構建具有復雜幾何形狀的三維部件。然而，在LPBF成形過程中，諸如粉末飛濺，球化，和粉末濕度等因素導致了表面粗糙度高、缺乏熔合缺陷、等不良問題，這些問題嚴重降低了LPBF的機械性能，阻礙了LPBF技術的發(fā)展。這些挑戰(zhàn)在IN718高溫合金的應用中尤為明顯，在這種情況下，實現(xiàn)一致的致密化和顯微組織均勻性對于確保可靠的高溫性能至關重要。為了解決這些問題，激光多次熔化策略已經(jīng)成為一種可行的方法，可以改善表面光潔度，幫助致密化，和提高機械性能。

蒙納士大學團隊聯(lián)合蘇州大學，江西理工大學等針對上述問題，提出了一種基于能量輸入的時間順序的重熔策略，旨在通過調(diào)整重熔順序可以調(diào)節(jié)熱歷史，從而減少孔隙率和提高力學性能。研究表明，重熔策略制造的樣品相比預熱策略樣品表現(xiàn)出更優(yōu)異的力學性能。采用重熔策略制造的打印狀態(tài)樣品在垂直方向上的極限抗拉強度為874.0 MPa，屈服強度為615.3 MPa，延伸率為22.6%；在水平方向上的對應值分別為1009.3 MPa、727.7 MPa 和23.4%。經(jīng)過熱處理后，重熔策略制造的樣品在高溫下表現(xiàn)出顯著優(yōu)異的綜合力學性能，其垂直方向的極限抗拉強度為959.7 MPa，屈服強度為792 MPa，延伸率高達23.1%。

除此之外，研究不僅闡明了LPBF過程中缺陷生成的機理，還為通過設計重熔序列實現(xiàn)缺陷抑制提供了可行策略。這一發(fā)現(xiàn)對LPBF工藝中原位監(jiān)測與缺陷控制策略的開發(fā)具有重要意義。
具體而言，研究所展示的重熔策略對表面粗糙度變化的穩(wěn)定性表明，基于實時形貌反饋觸發(fā)的自適應重熔方案具有閉環(huán)控制的可行性。這種方法有望減少每一層對超光滑表面的依賴，從而提高整體工藝的穩(wěn)定性與效率。

因此，未來對LPBF工藝的優(yōu)化不僅應包括傳統(tǒng)的能量密度調(diào)控，還應有意識地設計重熔序列，以控制熱積累和表面演化。本研究所得的見解為LPBF工藝的發(fā)展提供了新的方向，尤其適用于對近乎致密性和極低缺陷率有嚴格要求的關鍵應用場景。

該研究形成研究成果“Influence of remelting sequence on defect generation and high-temperature mechanical properties in laser powder bed fusion of IN718 alloys”發(fā)表在國際增材制造頂刊Additive Manufacturing上。

倍豐智能為此次研究提供了設備支持，研究人員使用倍豐SP261設備制備試樣，成功制備出強韌性顯著優(yōu)異的IN718高溫鎳基合金，取得突破性成果，推動了高性能材料研發(fā)進程。倍豐智能憑借其卓越的設備技術及專業(yè)服務，已經(jīng)為中國工程物理研究院、中國科學院金屬研究所、西北工業(yè)大學、東南大學、武漢大學、四川大學等頂尖科研機構和高校提供了全方位支持。未來，倍豐智能將持續(xù)深化與這些科研力量的合作，優(yōu)化設備性能，助力更多科研團隊在前沿領域取得更大突破，為國家科技進步貢獻力量。