张浩、侯雅青等304L不锈钢的激光粉末床熔融原位合金化封面解读及相关名词介绍

Zhang Hao，Hou Yaqing，Wang Xuandong，Su Hang。 304L不锈钢激光粉床原位合金熔化[J]。中国激光，2023，50（4）：0402001

掩盖解释

封面的封面使用了“月球兔药”的神话故事显示了激光原位合金的过程。月亮兔子通过咒语展览散发激光，以将Fe，Cr和Ni元素混合在容器中以进行-situ合金化，并通过添加材料制造来制造304L合金块。在神话中，月亮兔子是由人们的长寿梦想所造的。对于现实中金属材料的研究人员而言，在激光-in -situ合金技术的帮助下，它可以用所需的特定成分制成合金块。

让我们首先了解两个名词 -

激光粉末融化（LPBF）技术是最有前途的制造技术之一。使用的粉末材料通常是球形合金粉。原材料粉的制备需要从传统的合金冶炼开始。形成和制作粉末，其复杂的过程和高成本限制了新粉末材料的发展。目前，商业材料的商业材料类型非常有限。

激光原位合金是一种高效率和低成本的新材料制备方法。基本原理是使用LPBF的高能量激光使用异质的异质型混合材料，将异质的混合粉末作为LPBF原材料，以原位使用异质混合粉的合金合金，快速准备不同成分R＆R＆＆＆＆＆的合金块R＆ D速度。

但是，In -Situ合金的过程也面临许多技术困难。除LPBF中的常见孔缺陷外，异质粉末在激光成型过程中还将具有不平衡的元素扩散。这些缺陷将严重影响成型部件的性能。因此，探索LPBF过程参数对IN -SITU合金化缺陷的影响，并揭示密度均匀性对降解均匀性的均匀性是准备高质量样品的重要基础。

如何使用LPBF原位合金快速准备不锈钢

300系列不锈钢具有出色的印刷性能，并且是最早的商业LPBF材料类型之一。中国钢铁研究中心的Su Hang教授使用304L不锈钢作为研究对象，并使用元素混合粉末来制备通过LPBF原位合金制备多组不同过程的样品。持有结构和微观措施，分析了密度均匀性的机理，并为快速制备LPBF不锈钢材料提供了新的技术思想。

在这项研究中，通过气雾化制备的球形Fe，Cr和Ni元素混合粉末用作实验原材料。它使用Hangzhou Dudi Intellignt Technology Co.，Ltd。的DLM-280金属LPBF设备，并将激光功率和扫描速度作为变量。原始合金样品的不同参数，如图1所示。

图1（a）304L原位合金样品照片； （b）样品的过程参数和激光能量密度

图2（a）是基于原始合金样品样品的实际密度的LPBF过程窗口。该图中的虚线是激光能量E。图2（b）是在不同能量密度下样品的EDS分量的偏差。密度和均匀性结果表明：随着激光能量密度的增加，过程窗口中原始合金样品的密度逐渐收敛和增加，达到230 W时的最高密度为99.05％，650 mm/s；随着激光能量密度的增加，成分的均匀性逐渐增加。当激光能量密度为242 J/mm3时，每个元素的偏差达到0.5％以内。

图2（a）LPBF过程窗口； （b）EDS组成偏差

图3显示了在不同激光能量密度下样品的EDS表面扫描结果。当e = 147 j/mm3时，样品内有明显的不完整组件。有大量的Fe，Cr和Ni元素富集区域，非熔化颗粒主要是Cr元素颗粒。当e = 242 j/mm3时，内部元素的部分收敛现象消失，并且组成分布甚至是。

图3 EDS表面扫描结果。 （a）样本S3，E = 147 J/mm3; （b）样品S6，E = 242 J/mm3

建筑行业的高通量添加剂制备系统

基于激光粉末融化的原始合金技术，可以建立第一个用于行业中块样品的大片准备系统，并且可以在单个高体积中准备数百种不同成分的合金块（图4）。

基于本研究中发现的原始合金技术的定律，将来将进行不锈钢系统的高通量准备和分析，探索复杂变化的材料增强机制，并开发新的不锈钢适合LPBF的钢材材料。

图4 LPBF高通量准备系统和一些样品

结尾

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