引言

激光(guang)(guang)增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造（Laseradditivemanufacturing，Lam），又稱為(wei)激光(guang)(guang)3d打印(yin)，是一(yi)種快(kuai)速發展的先進制(zhi)(zhi)造技術(shu)。它利用計(ji)算機輔助(zhu)設計(ji)cad軟件對目(mu)標產(chan)品(pin)進行建模并分層，控制(zhi)(zhi)高能(neng)量(liang)(liang)激光(guang)(guang)運動軌(gui)跡，同時將(jiang)粉末等金屬或(huo)合(he)金原材(cai)(cai)料進行快(kuai)速熔(rong)凝，通過(guo)逐點掃描?逐線重疊?逐層累加的方(fang)式，最終獲得三(san)維立體目(mu)標產(chan)品(pin)［1］。Lam技術(shu)具(ju)有(you)(you)以(yi)下優點［2］：（1）能(neng)夠(gou)(gou)制(zhi)(zhi)備傳統工藝很難或(huo)者無法制(zhi)(zhi)備的復雜產(chan)品(pin)；（2）在小批量(liang)(liang)產(chan)品(pin)制(zhi)(zhi)備方(fang)面有(you)(you)較(jiao)大優勢；（3）能(neng)夠(gou)(gou)提高材(cai)(cai)料利用率，降(jiang)低成本(ben)；（4）能(neng)夠(gou)(gou)制(zhi)(zhi)備功(gong)能(neng)梯度材(cai)(cai)料。

激(ji)光(guang)(guang)增材制造(zao)一般分為(wei)同軸(zhou)(zhou)送粉(fen)(fen)工藝(yi)和(he)鋪(pu)粉(fen)(fen)兩種工藝(yi)。其(qi)中(zhong)，激(ji)光(guang)(guang)立(li)體成(cheng)(cheng)形（LasersoLidforming，Lsf）作為(wei)最(zui)典型(xing)(xing)的(de)(de)一種同軸(zhou)(zhou)送粉(fen)(fen)工藝(yi)，在(zai)激(ji)光(guang)(guang)掃描過程中(zhong)，送粉(fen)(fen)器與激(ji)光(guang)(guang)束焦點同軸(zhou)(zhou)固定，保證粉(fen)(fen)末(mo)輸送至(zhi)激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)焦點位置(zhi)(zhi)，如(ru)圖(tu)1a所示(shi)(shi)。Lsf技術(shu)成(cheng)(cheng)形效率較高(gao)，在(zai)制備大尺(chi)寸零件上(shang)應用(yong)較為(wei)廣泛［3］。激(ji)光(guang)(guang)選(xuan)區熔化（seLectiveLasermeLting，sLm）是(shi)一種典型(xing)(xing)的(de)(de)粉(fen)(fen)末(mo)床激(ji)光(guang)(guang)增材制造(zao)技術(shu)，首先(xian)用(yong)刮板(ban)將(jiang)粉(fen)(fen)末(mo)均勻地鋪(pu)展(zhan)在(zai)基(ji)板(ban)上(shang)，然后根據規(gui)劃好(hao)的(de)(de)路徑控制激(ji)光(guang)(guang)將(jiang)粉(fen)(fen)末(mo)選(xuan)擇性熔化，成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)完(wan)當前(qian)層(ceng)的(de)(de)形狀后，用(yong)刮板(ban)繼續在(zai)當前(qian)層(ceng)之上(shang)鋪(pu)粉(fen)(fen)，如(ru)此往復循環最(zui)終(zhong)獲得立(li)體零件［4］，如(ru)圖(tu)1ｂ所示(shi)(shi)。由于需要(yao)預(yu)置(zhi)(zhi)粉(fen)(fen)末(mo)，sLm比Lsf成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)效率低，但(dan)由于所用(yong)激(ji)光(guang)(guang)束斑和(he)粉(fen)(fen)末(mo)尺(chi)寸更小，最(zui)終(zhong)得到的(de)(de)零件表面質量好(hao)、精度更高(gao)，因此適(shi)用(yong)于高(gao)精度零件的(de)(de)增材制造(zao)［5］。

現階段，Lam技術已經(jing)廣泛應用于航(hang)(hang)空(kong)航(hang)(hang)天領域，尤其(qi)在(zai)航(hang)(hang)空(kong)發動機(ji)中高溫(wen)合金(jin)結(jie)構件(jian)(jian)的(de)(de)(de)快速制造和(he)(he)修(xiu)復方面具(ju)(ju)有不可(ke)替代的(de)(de)(de)作用。inconeL718高溫(wen)合金(jin)具(ju)(ju)有優異的(de)(de)(de)蠕變強(qiang)度和(he)(he)疲勞強(qiang)度，較高的(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度、抗拉強(qiang)度以及(ji)斷裂強(qiang)度，良好的(de)(de)(de)耐熱腐蝕性(xing)能(neng)和(he)(he)焊接性(xing)。其(qi)可(ke)用來制備發動機(ji)轉子(zi)、機(ji)翼(yi)、支(zhi)撐結(jie)構和(he)(he)壓力容器等，使用比重可(ke)達航(hang)(hang)空(kong)發動機(ji)總重量(liang)的(de)(de)(de)30％以上［6］。隨著航(hang)(hang)空(kong)技術的(de)(de)(de)快速發展，利用Lam制造inconeL718復雜結(jie)構零部件(jian)(jian)的(de)(de)(de)需求(qiu)日益增長［7］。

調研發現，inconeL718高溫(wen)(wen)合(he)金(jin)是目前應(ying)用Lam技(ji)術最多的(de)(de)合(he)金(jin)之(zhi)一。圖2展示了2012—2019年間Webofscience收錄的(de)(de)采用Lam技(ji)術制(zhi)備inconeL718高溫(wen)(wen)合(he)金(jin)的(de)(de)sci論文(wen)數(shu)量。可(ke)以看出(chu)，論文(wen)數(shu)量呈現逐年遞(di)增的(de)(de)趨(qu)勢，說明激光(guang)增材制(zhi)造inconeL718高溫(wen)(wen)合(he)金(jin)受到了越來越廣泛的(de)(de)關注。因此，本文(wen)對Lam技(ji)術制(zhi)備inconeL718高溫(wen)(wen)合(he)金(jin)的(de)(de)顯(xian)微組織結構和力學性能等方(fang)面的(de)(de)研究進(jin)展進(jin)行(xing)了綜述。

1、inconeL718高溫合金的成分與相結構

inconeL718是一種(zhong)鎳基高溫合(he)金(jin)，傳統(tong)鑄鍛制備(bei)的(de)in?coneL718高溫合(he)金(jin)的(de)典型成分(fen)如表1所示(shi)［８］。

散光(guang)增材(cai)制(zhi)造inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原材(cai)料一般采用(yong)氣霧化(hua)（gasatomiｚation，ga）或等離子體(ti)旋轉電(dian)極(ji)（PLasma?rotatingeLectrodeProcess，PreP）兩(liang)種方法來制(zhi)備(bei)，表2列舉(ju)了(le)(le)不同文獻報道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加工方式及合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)。由表2可(ke)知(zhi)，粉(fen)(fen)末(mo)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)均(jun)與表1中(zhong)傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)鍛(duan)(duan)inconeL718高溫合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)范圍一致。考(kao)慮到(dao)在(zai)(zai)Lam過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，激光(guang)能量(liang)密(mi)度大，瞬時溫度超過(guo)(guo)2500Ｋ，可(ke)能導(dao)致部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)元(yuan)(yuan)素(su)(su)揮發(fa)（尤(you)其是aL等），引(yin)(yin)起合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)變化(hua)。李珠玲［9］對sLm制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)主(zhu)要元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)情(qing)況(kuang)進行了(le)(le)研究，發(fa)現cr、ni、fe的(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)速率(lv)依次(ci)降低，當溫度達到(dao)2100Ｋ后，cr元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)速率(lv)開(kai)始增加。但是JuiLLet等［10］發(fa)現采用(yong)Lam制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)與傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)鍛(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)非常接近。總體(ti)而言，Lam過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)變化(hua)情(qing)況(kuang)，以及成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)對材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相組(zu)成(cheng)(cheng)、組(zu)織結構與力學性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響尚未引(yin)(yin)起人們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣泛(fan)關注(zhu)，目前激光(guang)增材(cai)制(zhi)造inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)所采用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)末(mo)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)均(jun)為(wei)其傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)鍛(duan)(duan)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)，盡管在(zai)(zai)Lam過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)存在(zai)(zai)少量(liang)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損耗，但最終成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)都(dou)在(zai)(zai)其典型(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)（表1）范圍內。此外，Lam制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL718合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗拉強度和屈(qu)服強度介于傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)鍛(duan)(duan)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)之間（詳(xiang)見3.1節），說明在(zai)(zai)Lam成(cheng)(cheng)型(xing)工藝中(zhong)采用(yong)傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)鍛(duan)(duan)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)inconeL粉(fen)(fen)末(mo)是可(ke)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

由(you)(you)于(yu)(yu)合金(jin)(jin)(jin)元素(su)種(zhong)類(lei)多，inconeL718高溫合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)(jie)構比較復(fu)雜，其(qi)種(zhong)類(lei)和(he)(he)形貌(mao)與加(jia)工方(fang)式密切相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關。inconeL718合金(jin)(jin)(jin)基(ji)底(di)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)面心立(li)方(fang)（face?centeredcuｂic，fcc）結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，為(wei)(wei)ni的(de)(de)(de)(de)固溶體(ti)，富含(han)mo、co、cr和(he)(he)fe等元素(su)。inconeL718合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)有兩種(zhong)，即(ji)體(ti)心四(si)方(fang)（Ｂodｙ?centeredtetragonaL，Ｂct）結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)γ″?ni3（nｂ，ti，aL）相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)簡單立(li)方(fang)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)γ′?ni3（ti，aL）相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。其(qi)中(zhong)γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)主要強(qiang)化(hua)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，γ′相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)作(zuo)用遠小于(yu)(yu)γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，這是(shi)因(yin)為(wei)(wei)γ′相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)體(ti)積分數只有γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)1/4左右［16］。一(yi)(yi)般(ban)地，γ″和(he)(he)γ′強(qiang)化(hua)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與γ基(ji)底(di)之間存在(zai)(zai)嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)立(li)方(fang)?立(li)方(fang)取向關系（cuｂe?on?cuｂeorientationreLationsｈiP）［17］，即(ji)（001）γ″/γ′∥（001）γ，且［001］γ″/γ′∥［001］γ。同時(shi)，inconeL718合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)還存在(zai)(zai)一(yi)(yi)些拓撲密堆（toPoLogicaLLｙcLose?Pacｋed，tcP）相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，如δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)［1８］等。δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)成分相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，但為(wei)(wei)正交(jiao)結(jie)(jie)構；盡管在(zai)(zai)熱力學上，δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)穩定，但δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)形成會(hui)導(dao)致(zhi)γ″相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)降低(di)(di)，對(dui)(dui)inconeL718合金(jin)(jin)(jin)強(qiang)度(du)產(chan)生不利(li)影(ying)響，因(yin)此應盡量(liang)避(bi)免δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)形成［1８?19］。Laves相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)硬(ying)而脆，在(zai)(zai)受力時(shi)容易開裂或在(zai)(zai)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)/基(ji)底(di)界(jie)面處萌生裂紋，導(dao)致(zhi)合金(jin)(jin)(jin)韌(ren)性(xing)降低(di)(di)。由(you)(you)于(yu)(yu)tcP相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)一(yi)(yi)般(ban)都(dou)為(wei)(wei)低(di)(di)熔點相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，偏聚在(zai)(zai)枝晶間或晶界(jie)處，在(zai)(zai)Lam過程(cheng)中(zhong)容易產(chan)生液化(hua)裂紋（Liｑuationcracｋing），對(dui)(dui)焊接性(xing)能不利(li)［20］。此外，inconeL718合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)還存在(zai)(zai)一(yi)(yi)些碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)，碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)以mc型（nｂc結(jie)(jie)構）為(wei)(wei)主，m一(yi)(yi)般(ban)代表(biao)多種(zhong)元素(su)的(de)(de)(de)(de)混合物(wu)(wu)。mc碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)可在(zai)(zai)凝固過程(cheng)中(zhong)直接產(chan)生，即(ji)一(yi)(yi)次（Primarｙ）mc碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)，但與基(ji)底(di)沒(mei)有明顯的(de)(de)(de)(de)取向關系；mc碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)也可在(zai)(zai)熱處理過程(cheng)中(zhong)沿晶界(jie)析出，即(ji)二次（secondarｙ）mc碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)，這種(zhong)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)與基(ji)底(di)滿足立(li)方(fang)?立(li)方(fang)取向關系［21］。以上相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)晶體(ti)結(jie)(jie)構信息(xi)、成分和(he)(he)取向關系均(jun)總結(jie)(jie)于(yu)(yu)表(biao)3中(zhong)［16，21?22］。

2、激光增材制造inconeL718高溫合金的跨尺(chi)度組織結構(gou)

Lam成型(xing)過程可以看作多(duo)個小(xiao)熔池(chi)重(zhong)復累加的(de)過程，而熔池(chi)溫度場決定了熔池(chi)的(de)凝固特性(xing)(xing)，最終(zhong)使Lam得到(dao)的(de)組織(zhi)結構(gou)（如：熔合線(xian)、晶(jing)界(jie)、小(xiao)角晶(jing)界(jie)、枝晶(jing)/胞晶(jing)、元素偏析(xi)、位(wei)錯、析(xi)出相等）呈現出跨(kua)尺度分級結構(gou)（ＨierarcｈicaLLｙｈete?rogeneousstructure），如圖3所(suo)示，這種結構(gou)會對合金的(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)能產生顯著影(ying)響［23］。

2.1凝固組織

Lam的(de)合金組織(zhi)(zhi)形(xing)貌主要由溫(wen)度梯(ti)度g、凝(ning)固(gu)速率(lv)r和過冷度Dt控制。隨著溫(wen)度梯(ti)度的(de)降低(di)和凝(ning)固(gu)速率(lv)的(de)增(zeng)加，過冷度逐(zhu)漸增(zeng)加，凝(ning)固(gu)組織(zhi)(zhi)的(de)形(xing)貌會依次呈現(xian)出平面(mian)(mian)晶、胞(bao)晶、枝(zhi)晶和等軸晶。g/r決定(ding)了凝(ning)固(gu)組織(zhi)(zhi)的(de)形(xing)貌，而g×r（即(ji)冷卻(que)速率(lv)）決定(ding)了凝(ning)固(gu)組織(zhi)(zhi)的(de)尺寸［27］。由于基板(ban)相(xiang)當于一(yi)個吸熱裝(zhuang)置，與基板(ban)接觸的(de)沉(chen)積層(ceng)底(di)部（即(ji)沉(chen)積層(ceng)第一(yi)層(ceng)）的(de)溫(wen)度梯(ti)度最高，因此在(zai)沉(chen)積層(ceng)與基板(ban)界面(mian)(mian)附近往往存(cun)在(zai)一(yi)個厚度為幾到幾十微米的(de)平面(mian)(mian)晶區，接著出現(xian)胞(bao)晶和枝(zhi)晶［2８］。

由(you)于熔池溫(wen)度(du)場(chang)分(fen)布(bu)的(de)(de)不均勻性(xing)，胞(bao)(bao)(bao)晶(jing)(jing)和枝晶(jing)(jing)組(zu)(zu)織可能同時存(cun)在(zai)一個(ge)(ge)熔池中(zhong)，如(ru)圖(tu)(tu)4a所示；凝固(gu)組(zu)(zu)織中(zhong)胞(bao)(bao)(bao)晶(jing)(jing)和枝晶(jing)(jing)的(de)(de)相對含(han)量也通過(guo)改(gai)變激光能量密度(du)來調(diao)控（圖(tu)(tu)4ｂ）［29］。由(you)于存(cun)在(zai)優(you)先生(sheng)長(chang)晶(jing)(jing)向(xiang)（〈001〉方(fang)向(xiang)），胞(bao)(bao)(bao)晶(jing)(jing)和枝晶(jing)(jing)容易沿著最接近熱(re)流方(fang)向(xiang)的(de)(de)某個(ge)(ge)〈001〉方(fang)向(xiang)快速(su)生(sheng)長(chang)，形成柱(zhu)狀（coLumnar）胞(bao)(bao)(bao)晶(jing)(jing)/枝晶(jing)(jing)組(zu)(zu)織。隨著沉積層高度(du)的(de)(de)逐漸(jian)增加(jia)，基底散熱(re)效率(lv)逐漸(jian)降(jiang)低，且在(zai)熱(re)積累效應的(de)(de)影響下，溫(wen)度(du)梯度(du)g逐漸(jian)減小而凝固(gu)速(su)率(lv)r逐漸(jian)增加(jia)，過(guo)冷度(du)Dt也逐漸(jian)增大，在(zai)沉積層頂部容易形成等(deng)(deng)軸(zhou)晶(jing)(jing)（eｑuiaｘed）［30］，如(ru)圖(tu)(tu)4c所示。為了(le)進一步優(you)化工藝(yi)參數，研(yan)究(jiu)者提出了(le)凝固(gu)組(zu)(zu)織圖(tu)(tu)（soLidificationmicrostructuremaP）的(de)(de)概念，圖(tu)(tu)4d為deｈoff等(deng)(deng)［31］獲得的(de)(de)inconeL718的(de)(de)凝固(gu)組(zu)(zu)織圖(tu)(tu)。由(you)于inconeL718為多(duo)晶(jing)(jing)高溫(wen)合金，為了(le)消(xiao)除各向(xiang)異(yi)性(xing)，應在(zai)等(deng)(deng)軸(zhou)晶(jing)(jing)區選(xuan)取其工藝(yi)參數。

Lam是一個快速凝固的非平衡過程，冷卻速率一般高達10³～10⁴Ｋ/s，比(bi)傳統的(de)鑄造工藝（100～102Ｋ/s）高2—4個數量(liang)級，使得Lam合(he)金的(de)凝(ning)固組(zu)織更加細(xi)小。需要強調的(de)是，高冷卻速(su)率會嚴重(zhong)抑制枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)二次枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)臂的(de)發展，但往往很難明(ming)確區分枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)和胞晶(jing)(jing)(jing)(jing)，因此常常將其(qi)統稱為胞狀組(zu)織（ceLLu?Larstructure）［32］。對于枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)，其(qi)尺寸(cun)可以(yi)通過(guo)一(yi)次枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)臂間(jian)(jian)距(ju)來衡量(liang)；而對于胞晶(jing)(jing)(jing)(jing)，其(qi)尺寸(cun)可以(yi)采用相鄰兩個胞晶(jing)(jing)(jing)(jing)中心之(zhi)間(jian)(jian)的(de)距(ju)離（胞晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)距(ju)）來衡量(liang)。大量(liang)研究表明(ming)，一(yi)次枝(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)臂間(jian)(jian)距(ju)或(huo)胞晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)距(ju)（λ）與冷卻速(su)率（ε）或(huo)凝(ning)固時間(jian)(jian)（t）之(zhi)間(jian)(jian)滿足如下經驗公(gong)式［2，33］：

式(shi)中：a、ｂ和n是與材料相關的常(chang)數。

由(you)于粗(cu)大胞晶(jing)/枝(zhi)晶(jing)的(de)(de)比表面積較小，當冷卻(que)速(su)率減小或凝固時(shi)間延長時(shi)，胞晶(jing)/枝(zhi)晶(jing)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)逐(zhu)漸增大，同時(shi)熔融(rong)合金的(de)(de)總表面能降低。在Lam層層堆積過程中(zhong)，冷卻(que)速(su)率隨著沉(chen)積層的(de)(de)增加而降低，導致沉(chen)積層不(bu)同高度處的(de)(de)凝固組(zu)織尺寸(cun)(cun)產生差異。

Liu等［34］研究采用Lsf技術制備(bei)的(de)inconeL718合金時(shi)發現，沉積層底部(bu)、中部(bu)以(yi)及(ji)(ji)頂部(bu)的(de)λ值分別(bie)為11.5μm、17.5μm以(yi)及(ji)(ji)3８μm。另外，Lam過程中的(de)工(gong)藝(yi)參數（如(ru)激(ji)光(guang)束斑尺寸、掃(sao)描速(su)率(lv)、激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)等）會(hui)(hui)對(dui)沉積層的(de)組織形貌產生顯著影(ying)(ying)響(xiang)。肖輝［33］發現，在恒定掃(sao)描速(su)率(lv)下，當激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)增加(jia)時(shi)，λ會(hui)(hui)增大；而同時(shi)增加(jia)激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)與掃(sao)描速(su)率(lv)時(shi)，λ又會(hui)(hui)減(jian)小。為了描述(shu)工(gong)藝(yi)參數對(dui)λ的(de)影(ying)(ying)響(xiang)規律，定義激(ji)光(guang)能(neng)量密度為［35］：

式中：ρ為(wei)激(ji)(ji)光能量密度，J/mm2；P為(wei)激(ji)(ji)光功率(lv)，Ｗ；d為(wei)激(ji)(ji)光束斑尺寸，mm；v為(wei)掃(sao)描速率(lv)，mm/s。

表4［7?８，11，33?34，36］和圖5分別列舉了不同研究人員使(shi)用的(de)激(ji)光能(neng)量密度(du)和獲得的(de)inconeL718高(gao)溫合金中的(de)胞(bao)晶(jing)/枝晶(jing)尺寸。可以(yi)看到，隨著(zhu)激(ji)光能(neng)量密度(du)的(de)增加，胞(bao)晶(jing)/枝晶(jing)尺寸也增加，且基本(ben)上呈線(xian)性關系。

2.2析出相

在(zai)(zai)Lam快速凝固過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，γ枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)干最先形(xing)成(cheng)(cheng)，同時(shi)(shi)分(fen)(fen)配(pei)系數Ｋ＜1的(de)(de)溶質元(yuan)素(su)（如nｂ、ti、c、Ｂ等）不(bu)斷(duan)被排擠(ji)至枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)液相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)，產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)過(guo)(guo)(guo)冷和(he)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)偏析(xi)(xi)(xi)，因此枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)區(qu)域(yu)(yu)往(wang)往(wang)會(hui)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)大量(liang)低熔(rong)點(dian)(dian)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)相(xiang)(xiang)。一(yi)(yi)(yi)般地，如圖(tu)6a所(suo)示(shi)，首先發(fa)(fa)生(sheng)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)L→γ＋nｂc（～1250℃），形(xing)成(cheng)(cheng)富nｂ的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)次碳化物(wu)mc并(bing)(bing)消耗液相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)大量(liang)的(de)(de)nｂ、ti、c等元(yuan)素(su)［22］。隨(sui)著γ枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)不(bu)斷(duan)形(xing)成(cheng)(cheng)，枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)剩余液相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)nｂ元(yuan)素(su)繼續(xu)富集，并(bing)(bing)在(zai)(zai)凝固的(de)(de)最后(hou)階段(duan)發(fa)(fa)生(sheng)L→γ＋Laves共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)，導(dao)致(zhi)(zhi)大量(liang)的(de)(de)γ/Laves共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)生(sheng)成(cheng)(cheng)（圖(tu)6ｂ）。在(zai)(zai)Lam多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)積(ji)(ji)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，每(mei)一(yi)(yi)(yi)沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)都會(hui)經歷一(yi)(yi)(yi)系列劇烈加熱(re)(re)和(he)冷卻的(de)(de)短時(shi)(shi)熱(re)(re)循(xun)環，這些(xie)復雜的(de)(de)熱(re)(re)循(xun)環對(dui)底部沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)瞬態熱(re)(re)處理效應(ying)，使(shi)(shi)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)進一(yi)(yi)(yi)步發(fa)(fa)生(sheng)固態相(xiang)(xiang)變，析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)δ相(xiang)(xiang)以及(ji)碳化物(wu)等（圖(tu)6c）［22］。cｈen等［3８］發(fa)(fa)現(xian)，隨(sui)著沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)高(gao)度的(de)(de)增(zeng)加，γ/Laves共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)發(fa)(fa)生(sheng)重熔(rong)，使(shi)(shi)得產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)Laves相(xiang)(xiang)的(de)(de)低熔(rong)點(dian)(dian)液體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)(ji)增(zeng)加，最終(zhong)導(dao)致(zhi)(zhi)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)Laves相(xiang)(xiang)的(de)(de)含量(liang)也逐漸(jian)增(zeng)加。此外，共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)在(zai)(zai)熱(re)(re)循(xun)環過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)發(fa)(fa)生(sheng)溶解使(shi)(shi)nｂ元(yuan)素(su)再分(fen)(fen)配(pei)，進一(yi)(yi)(yi)步影(ying)響γ″相(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)貌和(he)分(fen)(fen)布(bu)。tian等［37］采(cai)用(yong)Lsf技術制備inconeL718合金時(shi)(shi)發(fa)(fa)現(xian)：第一(yi)(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)主要由(you)γ枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)和(he)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)富nｂ共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)組成(cheng)(cheng)；在(zai)(zai)沉(chen)積(ji)(ji)第二層(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)(shi)，第一(yi)(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)內的(de)(de)低熔(rong)點(dian)(dian)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)重熔(rong)，nｂ元(yuan)素(su)向(xiang)周圍(wei)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)區(qu)域(yu)(yu)和(he)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)干擴散，同時(shi)(shi)γ″析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)相(xiang)(xiang)會(hui)優先在(zai)(zai)共(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)附近析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)，進而在(zai)(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)區(qu)域(yu)(yu)大量(liang)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)；在(zai)(zai)多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)積(ji)(ji)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，底部沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)(zai)熱(re)(re)循(xun)環作(zuo)用(yong)下，開始在(zai)(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)干區(qu)域(yu)(yu)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)γ″相(xiang)(xiang)，而枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)區(qu)域(yu)(yu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)γ″相(xiang)(xiang)在(zai)(zai)熱(re)(re)循(xun)環作(zuo)用(yong)下其(qi)尺寸不(bu)斷(duan)長大，最終(zhong)導(dao)致(zhi)(zhi)沉(chen)積(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)γ″析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)(chu)(chu)相(xiang)(xiang)在(zai)(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)和(he)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)干中(zhong)(zhong)出(chu)(chu)(chu)(chu)現(xian)尺寸不(bu)均勻分(fen)(fen)布(bu)的(de)(de)現(xian)象，如圖(tu)6d所(suo)示(shi)。

作為典型的(de)有害相(xiang)，Laves相(xiang)中的(de)nｂ含量(liang)為10％～30％（質(zhi)量(liang)分數），遠高于nｂ在γ基體中的(de)含量(liang)［11］。由于Laves相(xiang)主要產生于枝(zhi)晶間區域的(de)最后凝固(gu)階(jie)段，Lam過程中的(de)局部冷卻速率(lv)對Laves相(xiang)的(de)含量(liang)、尺(chi)寸以及形貌有顯著影響。

當(dang)局(ju)部冷(leng)卻速(su)率(lv)較大(da)時，nｂ元(yuan)素的(de)(de)(de)偏析(xi)(xi)時間(jian)較短，形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)尺(chi)寸較小(xiao)，含(han)量也較低(di)；當(dang)局(ju)部冷(leng)卻速(su)率(lv)降低(di)時，nｂ元(yuan)素便(bian)有(you)充分的(de)(de)(de)時間(jian)進行偏析(xi)(xi)，形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)尺(chi)寸更大(da)、含(han)量更高［37］。此外(wai)，在沉(chen)(chen)積(ji)層的(de)(de)(de)中(zhong)下(xia)部，柱狀晶(jing)(jing)大(da)多能夠(gou)多層外(wai)延生長，枝晶(jing)(jing)間(jian)可形(xing)成長鏈狀的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)；但在沉(chen)(chen)積(ji)層頂部的(de)(de)(de)等(deng)(deng)軸晶(jing)(jing)區域，枝晶(jing)(jing)間(jian)形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)多呈(cheng)細小(xiao)分散的(de)(de)(de)“島狀”［36?37］。為(wei)了減(jian)少Laves有(you)害相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)析(xi)(xi)出，可通過優化Lam工(gong)藝參(can)數(shu)來調控Laves相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量。Parimi等(deng)(deng)［39］發現，激(ji)光功率(lv)較低(di)時，形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)尺(chi)寸為(wei)1～2μm；而激(ji)光功率(lv)較高時，形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)尺(chi)寸可增(zeng)加數(shu)十倍，這與(yu)ma等(deng)(deng)［29］的(de)(de)(de)研究(jiu)結(jie)果一致(zhi)，即(ji)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)尺(chi)寸和體(ti)積(ji)分數(shu)與(yu)能量輸入的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)呈(cheng)正相(xiang)(xiang)(xiang)關。Ｘiao等(deng)(deng)［12］發現，在其他(ta)條件一致(zhi)的(de)(de)(de)前提下(xia)，采(cai)用連續(xu)加工(gong)模式時，nｂ元(yuan)素的(de)(de)(de)偏析(xi)(xi)更嚴重，形(xing)成的(de)(de)(de)Laves相(xiang)(xiang)(xiang)更加粗大(da)；采(cai)用準(zhun)連續(xu)加工(gong)模式時，Laves相(xiang)(xiang)(xiang)則呈(cheng)細小(xiao)分散形(xing)態(tai)。

與Laves相(xiang)(xiang)一(yi)樣，δ相(xiang)(xiang)也屬于(yu)有害的tcP相(xiang)(xiang)。在(zai)Lam尤其是Lsf過程，由于(yu)冷卻速率很快且nｂ元(yuan)素(su)偏析(xi)形(xing)成了(le)大量(liang)Laves相(xiang)(xiang)，δ相(xiang)(xiang)一(yi)般很難形(xing)成［1］。但是，在(zai)750～1000℃進行(xing)熱(re)處(chu)(chu)理時，δ相(xiang)(xiang)可在(zai)大角(jiao)晶(jing)界（取向差大于(yu)15°）處(chu)(chu)形(xing)核，且在(zai)900℃時其含量(liang)達到最大值［39］。δ相(xiang)(xiang)的溶解溫度在(zai)1010℃左右，當熱(re)處(chu)(chu)理固溶溫度超過1000℃時，能溶解大部分(fen)Laves相(xiang)(xiang)與δ相(xiang)(xiang)，釋放出(chu)更多的nｂ元(yuan)素(su)形(xing)成γ′和γ″強化相(xiang)(xiang)，有利于(yu)提高試(shi)樣的力學(xue)性能［19］。

2.3晶粒結構

在Lam的(de)(de)inconeL718合金的(de)(de)過(guo)程中，移(yi)動熔(rong)池的(de)(de)熱量主要(yao)通(tong)過(guo)基(ji)板(ban)或沉(chen)積(ji)(ji)層散失，在沉(chen)積(ji)(ji)層與基(ji)底(di)之間形(xing)成顯著的(de)(de)縱(zong)(zong)向(xiang)溫(wen)(wen)度梯(ti)度。熔(rong)池主要(yao)以枝晶(jing)/胞晶(jing)方式(shi)凝(ning)固(gu)，在縱(zong)(zong)向(xiang)溫(wen)(wen)度梯(ti)度的(de)(de)輔助作(zuo)用下(xia)，形(xing)成典(dian)(dian)型的(de)(de)跨越多(duo)個沉(chen)積(ji)(ji)層的(de)(de)柱(zhu)狀(zhuang)晶(jing)結構(gou)［40］。對于fcc合金而言，晶(jing)粒生長規律主要(yao)與局部熱流方向(xiang)和fcc基(ji)體的(de)(de)〈001〉擇優(you)生長方向(xiang)有(you)關(guan)。通(tong)常，晶(jing)粒在平(ping)行(xing)或近似平(ping)行(xing)最大熱流方向(xiang)的(de)(de)其中一(yi)個〈001〉方向(xiang)能夠快速生長，導致(zhi)大部分柱(zhu)狀(zhuang)晶(jing)粒擁有(you)一(yi)個共同(tong)的(de)(de)〈001〉晶(jing)體學(xue)取(qu)向(xiang)，形(xing)成典(dian)(dian)型的(de)(de)凝(ning)固(gu)織構(gou)［41］。

因此(ci)，熔(rong)池(chi)幾何形(xing)狀(zhuang)會(hui)對晶(jing)粒(li)(li)生(sheng)長規律產生(sheng)顯著影(ying)(ying)響［2］。在Lam過程中，通過調(diao)控(kong)工(gong)藝參(can)數（如激(ji)光(guang)功(gong)率、離焦量、束斑(ban)直(zhi)徑(jing)、掃描(miao)速率、基板(ban)預(yu)熱溫度(du)(du)等）可改變熔(rong)池(chi)溫度(du)(du)場空間分布(bu)，從而實現熔(rong)池(chi)幾何形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)。如果形(xing)成寬而淺(qian)的(de)(de)(de)熔(rong)池(chi)，即熔(rong)池(chi)寬度(du)(du)與深度(du)(du)的(de)(de)(de)比值很大，如圖7a所示，熔(rong)池(chi)底部附近區域的(de)(de)(de)固液(ye)界面近似垂(chui)直(zhi)于(yu)沉積方向(xiang)，晶(jing)粒(li)(li)在溫度(du)(du)梯度(du)(du)影(ying)(ying)響下會(hui)縱向(xiang)生(sheng)長，形(xing)成類似于(yu)定向(xiang)凝固的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)結(jie)構(gou)，即大多數晶(jing)粒(li)(li)的(de)(de)(de)〈001〉方向(xiang)近似平行(xing)于(yu)沉積方向(xiang)。與之(zhi)相(xiang)反(fan)，如果形(xing)成窄(zhai)而深的(de)(de)(de)熔(rong)池(chi)，如圖7ｂ所示，由于(yu)散(san)熱方向(xiang)垂(chui)直(zhi)于(yu)固液(ye)界面，晶(jing)粒(li)(li)會(hui)根據(ju)溫度(du)(du)梯度(du)(du)調(diao)整生(sheng)長方向(xiang)，形(xing)成類似于(yu)激(ji)光(guang)匙孔(kong)（ＫeｙｈoLe）焊縫中的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)結(jie)構(gou)［2］。

基于以上原理，Ｗei等［42］采用有(you)限元(yuan)模擬預(yu)測了掃描策略(lve)對(dui)Lsf的inconeL718合金中晶粒(li)生長方向的影響規律。

采(cai)用(yong)單向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描時(shi)，如圖(tu)８a所示，在每(mei)一(yi)(yi)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)層中，最(zui)大熱流(liu)方(fang)向(xiang)(xiang)垂直于(yu)熔池固液界面，與(yu)掃(sao)(sao)描方(fang)向(xiang)(xiang)呈60°夾角；而采(cai)用(yong)雙向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描時(shi)，如圖(tu)８ｂ所示，最(zui)大熱流(liu)方(fang)向(xiang)(xiang)在每(mei)一(yi)(yi)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)層來回交替，導致每(mei)一(yi)(yi)層晶粒生(sheng)長(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)關于(yu)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)(xiang)交替對(dui)(dui)稱。dinda等［41］的實驗(yan)也得出相同的結果，如圖(tu)８c所示，利用(yong)Lsf單向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描時(shi)，晶粒生(sheng)長(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)幾乎都與(yu)掃(sao)(sao)描方(fang)向(xiang)(xiang)呈60°，形成典型的纖(xian)維織構(gou)（fiｂerteｘture）；當采(cai)用(yong)雙向(xiang)(xiang)掃(sao)(sao)描時(shi)，如圖(tu)８d所示，相鄰兩沉(chen)(chen)(chen)積(ji)層中枝晶生(sheng)長(chang)方(fang)向(xiang)(xiang)近(jin)似垂直且關于(yu)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)(xiang)對(dui)(dui)稱，產(chan)生(sheng)逐漸粗(cu)化的“之”字(zi)形晶粒結構(gou)，最(zui)終獲(huo)得立方(fang)織構(gou)（cuｂicteｘture）。

采用sLm工(gong)藝(yi)制備的inconeL718合金往(wang)往(wang)會形成平行于沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)的條(tiao)帶狀晶(jing)粒(li)和(he)典型(xing)的立(li)方(fang)織構(gou)［43］。由圖9a、ｂ可知(zhi)，對于大部(bu)分晶(jing)粒(li)，掃描方(fang)向(xiang)平行于［001］，沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)（Ｂd）和(he)側向(xiang)（td）分別平行于［110］和(he)［110］。這種晶(jing)粒(li)結構(gou)與熔(rong)(rong)池(chi)(chi)形狀和(he)枝晶(jing)生(sheng)長方(fang)式密切相(xiang)關，其形成規律可以用圖9c來表示，合理控(kong)制sLm工(gong)藝(yi)可形成窄而深的熔(rong)(rong)池(chi)(chi)。在(zai)遠離熔(rong)(rong)池(chi)(chi)中(zhong)心線區域，枝晶(jing)垂(chui)直(zhi)于熔(rong)(rong)池(chi)(chi)界(jie)(jie)面生(sheng)長，與沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)呈約45°夾角（區域a）；而熔(rong)(rong)池(chi)(chi)中(zhong)心線附近區域，熔(rong)(rong)池(chi)(chi)邊界(jie)(jie)與沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)垂(chui)直(zhi)，可獲得(de)平行于沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)生(sheng)長的枝晶(jing)，并且在(zai)相(xiang)鄰層的重(zhong)熔(rong)(rong)過程(cheng)滿足外(wai)延生(sheng)長的條(tiao)件，可發展成多(duo)層外(wai)延的柱狀晶(jing)（區域Ｂ）。因此(ci)，最終(zhong)形成條(tiao)帶狀分布的晶(jing)粒(li)結構(gou)和(he)立(li)方(fang)織構(gou)，這種現(xian)象在(zai)sLm的316L不銹(xiu)鋼中(zhong)也普遍存在(zai)［44］。

另外，通(tong)過調(diao)控(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)參數(shu)(shu)改變熔(rong)池(chi)形(xing)貌(mao)可以(yi)獲得梯(ti)度分布的(de)(de)晶粒結構。如圖(tu)10a所示(shi)，PoPovicｈ等［45］分別(bie)設(she)置功率(lv)(lv)250Ｗ、掃描(miao)速率(lv)(lv)700mm/s（區域c）和功率(lv)(lv)950Ｗ、掃描(miao)速率(lv)(lv)320mm/s（區域d）來調(diao)控(kong)(kong)(kong)熔(rong)池(chi)幾何形(xing)狀，獲得了(le)梯(ti)度分布的(de)(de)晶粒結構（圖(tu)10d）。在區域c中(zhong)，窄而深的(de)(de)熔(rong)池(chi)（圖(tu)10ｂ）導致了(le)取向(xiang)隨機且(qie)尺寸細小的(de)(de)等軸晶形(xing)成，而區域d中(zhong)寬而淺(qian)的(de)(de)熔(rong)池(chi)（圖(tu)10c）中(zhong)形(xing)成了(le)沿著沉積方向(xiang)生長的(de)(de)柱狀晶。由此可見，合理調(diao)控(kong)(kong)(kong)Lam工(gong)藝(yi)參數(shu)(shu)，可以(yi)實現梯(ti)度晶粒結構和異(yi)質結構金(jin)屬材料的(de)(de)定制(zhi)化設(she)計。

2.4殘余應力與微觀缺陷

在Lam層沉積過程中會產生大量殘余應力，其主要來源［2，26］：（1）溫度梯度：局部加熱與冷卻引起高的溫度梯度是產生殘余應力的重要因素；（2）熱膨脹：inconeL718合金的熱膨脹系數約為1×10⁵Ｋ^－1，溫(wen)度(du)(du)急劇升(sheng)高(gao)與(yu)(yu)降低過(guo)程會(hui)導(dao)致(zhi)熱應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變超過(guo)合(he)金(jin)的彈性應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變極限（基(ji)板與(yu)(yu)沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)層的熱膨脹系數不(bu)一致(zhi)也(ye)導(dao)致(zhi)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的產(chan)生(sheng)）。圖(tu)11展示了(le)(le)激光增材制造inconeL718高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)中殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的分(fen)布(bu)特征。從(cong)宏觀層面來說，Lam過(guo)程的快速(su)升(sheng)溫(wen)與(yu)(yu)冷(leng)卻會(hui)導(dao)致(zhi)熱應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)與(yu)(yu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固收(shou)(shou)縮(suo)(suo)現象(xiang)產(chan)生(sheng)。圖(tu)11a、ｂ分(fen)別展示了(le)(le)采用Lsf與(yu)(yu)sLm工(gong)藝制備inconeL718合(he)金(jin)時(shi)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的宏觀分(fen)布(bu)。從(cong)圖(tu)11a中不(bu)難(nan)看(kan)出(chu)，對于(yu)Lsf多層沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)后(hou)，部分(fen)重熔與(yu)(yu)熱累積(ji)效應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，導(dao)致(zhi)在(zai)(zai)沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)層頂端沿著(zhu)掃(sao)描(miao)方向(xiang)(xiang)(xiang)會(hui)產(chan)生(sheng)巨(ju)大拉應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，而(er)在(zai)(zai)基(ji)板熱影響(xiang)區中則會(hui)產(chan)生(sheng)巨(ju)大壓應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)；沿著(zhu)側向(xiang)(xiang)(xiang)，相(xiang)鄰沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)層之間(jian)存(cun)在(zai)(zai)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)和壓應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)交替出(chu)現的現象(xiang)，這是由相(xiang)鄰沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)層間(jian)的凝(ning)(ning)(ning)(ning)固收(shou)(shou)縮(suo)(suo)引起的；當沿著(zhu)沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)方向(xiang)(xiang)(xiang)時(shi)，殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)在(zai)(zai)沉(chen)(chen)(chen)(chen)積(ji)層和基(ji)板熱影響(xiang)區中都以(yi)壓應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)為主(zhu)［46］。對于(yu)sLm工(gong)藝［47］，從(cong)圖(tu)11ｂ中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，其殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)分(fen)布(bu)與(yu)(yu)Lsf工(gong)藝的略有差(cha)異，尤(you)其是沿著(zhu)掃(sao)描(miao)方向(xiang)(xiang)(xiang)和側向(xiang)(xiang)(xiang)的應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)分(fen)布(bu)，這可(ke)能與(yu)(yu)兩種工(gong)藝參(can)數的差(cha)異有關。從(cong)微(wei)觀層面看(kan)，局部殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)超過(guo)合(he)金(jin)的屈服強度(du)(du)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)局部產(chan)生(sheng)塑性變形(xing)和位(wei)錯(cuo)(cuo)。由于(yu)inconeL718合(he)金(jin)在(zai)(zai)Lam過(guo)程中主(zhu)要以(yi)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)生(sheng)長(chang)方式凝(ning)(ning)(ning)(ning)固成型，枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)區域(yu)作為最(zui)后(hou)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固收(shou)(shou)縮(suo)(suo)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)與(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)析出(chu)相(xiang)析出(chu)的相(xiang)變應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)相(xiang)互疊加使(shi)得枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)區域(yu)往往存(cun)在(zai)(zai)高(gao)密度(du)(du)位(wei)錯(cuo)(cuo)（圖(tu)11c）和殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，而(er)且相(xiang)鄰枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)之間(jian)形(xing)成了(le)(le)局部取向(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)甚(shen)至小角晶(jing)(jing)(jing)界(jie)（圖(tu)11d）［4８］。

Lam過程(cheng)(cheng)產生(sheng)的(de)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)會(hui)對(dui)合金(jin)的(de)疲勞持久性(xing)能(neng)(neng)(neng)以(yi)及耐蝕性(xing)等產生(sheng)不利影(ying)響(xiang)，還(huan)可能(neng)(neng)(neng)導(dao)致熱裂紋的(de)形成。為了(le)降(jiang)低殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)，多采用工藝參(can)數調控［49］和基(ji)板預熱［50］等方(fang)法，盡管這(zhe)些方(fang)法在一定程(cheng)(cheng)度上能(neng)(neng)(neng)降(jiang)低殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)，但無法完全消除殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)。因(yin)此，還(huan)需通過一定的(de)后(hou)處理工藝，改變(bian)合金(jin)中殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)分(fen)布狀態，提高合金(jin)的(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)(neng)。如圖11e所示，Lesｙｋ等［51］分(fen)別研究(jiu)了(le)滾磨光整（ＢarreLfinis?ｈing，Ｂf）、超聲噴(pen)丸（uLtrasonicsｈotPeening，usP）、超聲沖擊（uLtrasonicimPacttreatment，uit）和噴(pen)丸處理（sｈotPee?ning，sP）對(dui)沉積(ji)態（as?ｂuiLt）inconeL718合金(jin)的(de)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)分(fen)布的(de)調控，可以(yi)看到這(zhe)些表面處理技術(shu)都可以(yi)使殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)轉變(bian)為殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)，但各技術(shu)產生(sheng)的(de)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)幅值和影(ying)響(xiang)深度有所不同(tong)。此外，與以(yi)上幾種表面處理技術(shu)相(xiang)比，激光沖擊強化（LasersｈocｋPeening，LsP）能(neng)(neng)(neng)夠更有效地增大(da)殘(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)幅值和影(ying)響(xiang)深度，提高合金(jin)的(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)(neng)［52］。

3、激光增材制造inconeL718高溫合金的力學性能

3.1拉伸性能

前(qian)已述及，與(yu)(yu)傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)造(zao)或(huo)鍛(duan)造(zao)工藝相比(bi)，Lam的(de)(de)inconeL718合金在(zai)顯(xian)(xian)微組織(zhi)結(jie)構方面(mian)具有(you)顯(xian)(xian)著差異(yi)，因(yin)(yin)而其(qi)(qi)(qi)力學性(xing)能(neng)與(yu)(yu)傳(chuan)統(tong)鑄(zhu)態或(huo)鍛(duan)造(zao)態也(ye)(ye)有(you)所不(bu)同(tong)。大(da)量研究表明，采用(yong)Lam技術(shu)制備的(de)(de)試(shi)樣(yang)，在(zai)室溫下進行(xing)拉(la)伸測試(shi)時，其(qi)(qi)(qi)強度和延展性(xing)都介(jie)于鑄(zhu)件(jian)與(yu)(yu)鍛(duan)件(jian)之(zhi)間，如圖12所示。與(yu)(yu)鑄(zhu)件(jian)相比(bi)，Lam是一個(ge)快速加(jia)熱(re)與(yu)(yu)冷卻的(de)(de)過程(cheng)，因(yin)(yin)此得到的(de)(de)晶(jing)粒尺寸更加(jia)細(xi)小(xiao)，強度也(ye)(ye)更高(gao)；而與(yu)(yu)鍛(duan)件(jian)相比(bi)，Lam試(shi)樣(yang)中(zhong)較(jiao)高(gao)的(de)(de)孔隙率以(yi)及較(jiao)低的(de)(de)γ′、γ″強化相含(han)量則(ze)是其(qi)(qi)(qi)強度低于鍛(duan)件(jian)的(de)(de)主要原(yuan)因(yin)(yin)。同(tong)時，不(bu)同(tong)Lam工藝得到的(de)(de)試(shi)樣(yang)，其(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)也(ye)(ye)會(hui)有(you)所差異(yi)。相比(bi)于Lsf技術(shu)，sLm加(jia)工過程(cheng)的(de)(de)激(ji)光掃描(miao)速率更大(da)，試(shi)樣(yang)的(de)(de)晶(jing)粒尺寸更加(jia)細(xi)小(xiao)，因(yin)(yin)此其(qi)(qi)(qi)抗拉(la)強度和屈服強度更高(gao)。

由于Lam試(shi)(shi)樣(yang)中(zhong)存在(zai)(zai)顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)織構(gou)(gou)以(yi)及大尺寸的(de)(de)(de)(de)柱狀晶(jing)粒(li)(li)結構(gou)(gou)，其力學性(xing)能表現出各向(xiang)異性(xing)。當拉(la)伸測(ce)(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)加載方(fang)向(xiang)沿著(zhu)沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)時(shi)(shi)，試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)屈服(fu)強度和抗拉(la)強度更低，延展性(xing)更高；而當拉(la)伸加載方(fang)向(xiang)垂直于沉(chen)積(ji)方(fang)向(xiang)時(shi)(shi)，則會(hui)得到相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)結論［53］。Liu等［54］發現，試(shi)(shi)樣(yang)力學性(xing)能的(de)(de)(de)(de)各向(xiang)異性(xing)與(yu)泰(tai)勒(le)因子(zi)（taｙLorfactor）的(de)(de)(de)(de)大小相(xiang)關。晶(jing)粒(li)(li)在(zai)(zai)變形過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對強度通常和它們(men)的(de)(de)(de)(de)泰(tai)勒(le)因子(zi)有關，相(xiang)對較軟的(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)具有較小的(de)(de)(de)(de)泰(tai)勒(le)因子(zi)；而測(ce)(ce)得的(de)(de)(de)(de)泰(tai)勒(le)因子(zi)越大，表明(ming)其變形抗力越大。因此通過計算試(shi)(shi)樣(yang)不同方(fang)向(xiang)上泰(tai)勒(le)因子(zi)的(de)(de)(de)(de)大小，可(ke)以(yi)在(zai)(zai)一定程度上反映(ying)材料的(de)(de)(de)(de)各向(xiang)異性(xing)。

Lam制備(bei)的(de)inconeL718合金的(de)強度(du)也(ye)與強化(hua)相(xiang)(xiang)γ′和γ″的(de)析(xi)(xi)出(chu)行為有(you)(you)關(guan)。由2.2節可知，在(zai)多層沉(chen)積過程(cheng)中(zhong)，下層沉(chen)積層由于受到多次循環熱(re)處(chu)理(li)而析(xi)(xi)出(chu)了(le)密度(du)更高、尺寸更大的(de)γ′和γ″強化(hua)相(xiang)(xiang)，但頂部區(qu)域(yu)(yu)在(zai)快速凝固過程(cheng)中(zhong)沒(mei)有(you)(you)析(xi)(xi)出(chu)γ′和γ″強化(hua)相(xiang)(xiang)，所以樣品中(zhong)下部區(qu)域(yu)(yu)強度(du)更高。另一方面，Laves有(you)(you)害相(xiang)(xiang)對試(shi)樣的(de)力(li)學(xue)性能有(you)(you)顯著影響(xiang)。當Laves相(xiang)(xiang)含量較高時(shi)，形(xing)成(cheng)γ″強化(hua)相(xiang)(xiang)所需的(de)nｂ含量不足，試(shi)樣的(de)強度(du)較低。此外，在(zai)熱(re)累(lei)積和復雜溫(wen)度(du)場的(de)影響(xiang)下，Laves相(xiang)(xiang)在(zai)樣品不同沉(chen)積層的(de)分布及形(xing)貌(mao)也(ye)不同，這(zhe)也(ye)會導致強度(du)及延(yan)展性分布不均勻［36］。

孔隙(xi)等(deng)(deng)凝(ning)固缺陷也會(hui)對試(shi)樣的(de)力(li)學性能(neng)產生(sheng)不良影(ying)響。Ｚｈao等(deng)(deng)［55］將ga粉末改(gai)為PreP粉末，降(jiang)低了(le)(le)樣品(pin)中的(de)孔隙(xi)率(lv)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)了(le)(le)合金的(de)強度(du)。ma等(deng)(deng)［29］發現，保(bao)持其他條件不變(bian)而(er)降(jiang)低輸入的(de)能(neng)量(liang)密度(du)，會(hui)導致孔隙(xi)率(lv)的(de)增加(jia)，使合金的(de)力(li)學性能(neng)變(bian)差。

3.2硬度

與拉伸(shen)(shen)性能一(yi)樣(yang)(yang)(yang)，試樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)也受到Lam工藝類(lei)型的(de)(de)影響(xiang)。與Lsf相比，sLm樣(yang)(yang)(yang)品中(zhong)的(de)(de)枝晶(jing)/胞晶(jing)組織更加細小(xiao)，因此硬(ying)(ying)(ying)度(du)也更高。然而(er)，不同(tong)于(yu)拉伸(shen)(shen)性能的(de)(de)各(ge)向(xiang)異(yi)性，在(zai)(zai)平行(xing)或(huo)垂直(zhi)于(yu)沉積方向(xiang)的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)值(zhi)差異(yi)很小(xiao)。Ｚｈang等［6８］發(fa)現沿著(zhu)沉積方向(xiang)，試樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)均勻(yun)分(fen)布在(zai)(zai)300Ｈv左右。而(er)有一(yi)些研究表明，受加工參數影響(xiang)，硬(ying)(ying)(ying)度(du)在(zai)(zai)不同(tong)高度(du)上可能存在(zai)(zai)不均勻(yun)分(fen)布。例如，Li等［69］發(fa)現，Lam試樣(yang)(yang)(yang)中(zhong)、下(xia)部硬(ying)(ying)(ying)度(du)相當，分(fen)別為(wei)3８5Ｈv、3８1Ｈv，但在(zai)(zai)頂部區域則為(wei)29８Ｈv，這(zhe)與γ′和γ″強化相的(de)(de)吸(xi)儲(chu)行(xing)為(wei)有關(guan)。

同樣(yang)(yang)地，Lam工藝參數（如(ru)掃(sao)(sao)描策略、輸入能量(liang)等(deng)(deng)）也對試(shi)樣(yang)(yang)硬度有(you)顯(xian)著影響。stevens等(deng)(deng)［70］發現，nｂ元(yuan)素偏析隨著激光功率(lv)的增加(jia)而(er)(er)加(jia)重，使(shi)得Laves相(xiang)的含量(liang)增加(jia)，強(qiang)化相(xiang)γ″中(zhong)nｂ含量(liang)降低(di)，從而(er)(er)使(shi)試(shi)樣(yang)(yang)硬度降低(di)。amirJan等(deng)(deng)［71］發現，保(bao)持其他(ta)條(tiao)件不變(bian)，采(cai)(cai)用連(lian)續掃(sao)(sao)描時，得到(dao)的組織更加(jia)細小，強(qiang)化相(xiang)含量(liang)和硬度值更高；而(er)(er)采(cai)(cai)用“島狀”掃(sao)(sao)描時，能夠釋放更多的殘余應力(li)，從而(er)(er)使(shi)試(shi)樣(yang)(yang)硬度降低(di)。

4、結語與展望

相較于傳統鑄造(zao)、鍛造(zao)技術(shu)(shu)，Lam技術(shu)(shu)因其(qi)自由設計、近(jin)凈成(cheng)型等(deng)獨特(te)優勢，在制備inconeL718高溫合(he)金(jin)復雜精密(mi)零件方面具有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)應用(yong)前景。鑒(jian)于采(cai)用(yong)Lam技術(shu)(shu)的(de)材(cai)料內部組(zu)織結構表現(xian)出與(yu)工藝參(can)數(shu)密(mi)切相關(guan)的(de)跨(kua)尺度(du)特(te)性(xing)，且決(jue)定了材(cai)料的(de)宏觀力(li)學(xue)(xue)性(xing)能，構建“工藝參(can)數(shu)?顯(xian)微(wei)組(zu)織結構?力(li)學(xue)(xue)性(xing)能”本構關(guan)系，是實現(xian)inconeL718合(he)金(jin)的(de)控型控性(xing)增材(cai)制造(zao)的(de)基礎。

Lam的(de)(de)inconeL718材料中(zhong)往往出現多級分層(ceng)(ceng)結構，如熔合(he)(he)線(xian)、晶(jing)界、小角(jiao)晶(jing)界、枝(zhi)晶(jing)/胞(bao)晶(jing)、元素偏析(xi)、位(wei)錯、析(xi)出相(xiang)等(deng)，這些組織結構對力(li)(li)(li)(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)重要(yao)(yao)影(ying)響。Lam的(de)(de)快速冷卻(que)過程(cheng)導致(zhi)inconeL718合(he)(he)金(jin)的(de)(de)凝固(gu)組織以枝(zhi)晶(jing)或胞(bao)晶(jing)生(sheng)長為主(zhu)，且(qie)其尺寸與激(ji)光能(neng)量密(mi)度呈線(xian)性(xing)(xing)正相(xiang)關。凝固(gu)枝(zhi)晶(jing)/胞(bao)晶(jing)的(de)(de)競爭生(sheng)長往往導致(zhi)顯(xian)著的(de)(de)大尺寸柱狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)粒(li)和織構的(de)(de)形(xing)成(cheng)，引發(fa)合(he)(he)金(jin)力(li)(li)(li)(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)各向異性(xing)(xing)。為此，借助其他技術手(shou)段，如利用原位(wei)超聲處理(li)(li)細化(hua)(hua)晶(jing)粒(li)［72］或增加(jia)輔助熱源［73］調控溫度場分布，抑(yi)制柱狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)生(sheng)長，從(cong)(cong)而(er)(er)能(neng)夠實(shi)現inconeL718高溫合(he)(he)金(jin)力(li)(li)(li)(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)均勻性(xing)(xing)。此外，γ″和γ′相(xiang)組成(cheng)元素在枝(zhi)晶(jing)/胞(bao)晶(jing)間區域偏析(xi)，使得(de)枝(zhi)晶(jing)間產(chan)生(sheng)Laves相(xiang)和mc碳化(hua)(hua)物等(deng)共晶(jing)產(chan)物，在層(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)累(lei)積的(de)(de)熱循環影(ying)響下不斷發(fa)生(sheng)固(gu)態相(xiang)變。固(gu)態相(xiang)變應(ying)力(li)(li)(li)(li)與熱應(ying)力(li)(li)(li)(li)疊加(jia)導致(zhi)最終(zhong)形(xing)成(cheng)的(de)(de)材料內(nei)部存在較(jiao)大的(de)(de)殘(can)余拉應(ying)力(li)(li)(li)(li)，對其持久性(xing)(xing)能(neng)不利，因(yin)而(er)(er)對于Lam制備的(de)(de)inconeL718合(he)(he)金(jin)，還需要(yao)(yao)對其應(ying)力(li)(li)(li)(li)狀(zhuang)(zhuang)態進行調控，比如利用激(ji)光沖擊強化(hua)(hua)等(deng)先進表面處理(li)(li)技術改善合(he)(he)金(jin)表層(ceng)(ceng)的(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)狀(zhuang)(zhuang)態，從(cong)(cong)而(er)(er)實(shi)現合(he)(he)金(jin)力(li)(li)(li)(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)有效提升。總(zong)之，必須從(cong)(cong)顯(xian)微組織結構的(de)(de)形(xing)成(cheng)和演(yan)化(hua)(hua)規律(lv)入手(shou)，結合(he)(he)Lam工藝參數(shu)調控和后處理(li)(li)技術，實(shi)現inconeL718合(he)(he)金(jin)的(de)(de)高質量增材制造。

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楊浩，2019年(nian)6月畢業于攀枝花學院，獲(huo)得工(gong)學學士學位。現為長安(an)大學材料(liao)科學與(yu)工(gong)程學院碩士研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)生，在(zai)郝建民教授及(ji)李堯博士的指(zhi)導下進行研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。目前主要研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)領域為激光增材制造鎳(nie)基(ji)高溫合金。

李堯，長安大學(xue)材料(liao)(liao)科學(xue)與(yu)(yu)工程學(xue)院講師(shi)，碩士(shi)研究(jiu)生導師(shi)。201８年(nian)6月獲得(de)西安交(jiao)通大學(xue)材料(liao)(liao)科學(xue)與(yu)(yu)工程專業博士(shi)學(xue)位。近年(nian)來主要從(cong)事高能束（激(ji)光和電子束）焊接(jie)/增(zeng)材制造鎳基高溫(wen)合金和難熔(rong)金屬間化合物(wu)的顯微組織與(yu)(yu)力學(xue)性能本構關系的研究(jiu)，同時致(zhi)力于(yu)同步輻射先進(jin)表征技術(shu)在(zai)材料(liao)(liao)學(xue)科的應用與(yu)(yu)軟件開(kai)發。目(mu)前在(zai)國外學(xue)術(shu)刊(kan)物(wu)上發表sci論文20余篇，包括(kuo)naturecommunications，additivemanufacturing，aPPLiedPｈｙsics

Letters，materiaLs＆design等(deng)國(guo)際知(zhi)名(ming)期刊，其中一篇入選esi高被引論文。此(ci)外，獲得已(yi)授(shou)權計算機軟件著作權2項。