增材制造（additive manufacturing, AM）預(yù)計將實現(xiàn)高經(jīng)濟價值金屬材料生產(chǎn)的重大變化，浪費創(chuàng)新和復(fù)雜的幾何設(shè)計。最大的挑戰(zhàn)是設(shè)計與獨特添加劑制造和加工條件兼容的合金，保持材料性能足以應(yīng)對能源、空間和核應(yīng)用中的挑戰(zhàn)性環(huán)境。

　　鎳基高溫合金在高溫下具有優(yōu)異的機械性能，是制造飛機發(fā)動機、陸地天然氣渦輪件等高溫結(jié)構(gòu)部件的首選材料(SX)渦輪葉片。然而，許多鎳基高溫合金由于凝固而無法焊接γ′相的快速沉淀阻礙了熱應(yīng)力的松弛，導(dǎo)致應(yīng)變時效開裂。而金屬的AM基本上，這是一個重復(fù)的焊接過程。候選材料通常是可焊合金。該合金不易受熔析開裂或熱裂或固態(tài)應(yīng)力等液相開裂機制的影響，如應(yīng)變及時性開裂和延展性下降開裂。因此，鎳基高溫合金的添加劑制造需要創(chuàng)新的合金設(shè)計。

　　圣巴巴拉分公司和橡樹嶺國家實驗室共同開發(fā)了一種高強度、抗缺陷的3D可打印CoNi基高溫合金的成分主要相同Co和Ni，以及少量Al、Cr、Ta激光熔化和W(SLM)熔化電子束(EBM)雖然仍有高體積分數(shù)的技術(shù)打印無裂紋部件γ?相。由于溶質(zhì)在凝固過程中的低偏析γ?降低固溶溫度，CoNi基合金凝固后，可緩解開裂，使其印刷和后處理超過1.1 Gpa在室溫下，強度和拉伸延展性大于13%。

　　相關(guān)研究成果A defect-resistant Co–Ni superalloy for 3D printing題目發(fā)表在Nature communication上。

　　圖1. 基于EBM和SLM增材制造的CoNi基高溫合金。

　　圖2. Bridgman鑄造、EBM和SLM印刷化學(xué)偏析后

　　圖3. 定量EPMA圖。EBM和SLM樣品XY平面微結(jié)構(gòu)EPMA元素組成圖。