介绍
激光增材制造 (LAM) 生产的部件通常要经历非常复杂的热处理过程。 首先是液态金属快速淬火，然后是本质热处理 (IHT)，其中包括多次短期温度变化和循环再加热过程。 在直接能量沉积（DED）过程中，通过激光沿一定方向逐层熔化粉末来形成零件。 在此过程中，IHT非常重要，直接影响显微组织。 对于新材料的探索，需要能够清晰地控制这些热过程，实现材料结构和性能的定向设计。 然而，传统的合金成分针对铸造或锻造等传统制造工艺进行了优化，因此很难完全匹配增材制造的新工艺。
文章介绍
这项工作借鉴了大马士革钢的传统制造工艺，通过利用快速淬火、顺序原位加热和局部相变来创建层状微观结构。 研究小组专门设计了一种Fe19Ni5Ti（wt%）合金利用DED工艺中的快速淬火和IHT工艺，通过调整DED的工艺参数来控制制造过程中的时间温度，马氏体和析出得到实现了。 相的局部位置的精确可控合成实现了1.3GPa强度和10%塑性的机械性能。 该成果于6月24日以“增材制造高强度大马士革钢”为题发表在《自然》杂志上。 该制备方法避免了耗时且昂贵的热处理工艺，并提供了一种传统热处理无法实现的调节局部显微组织的方法。
本课题组在前期工作中发现，IHT可以促进Fe-Ni-Al合金中NiAl相的析出。 这种所谓马氏体钢所获得的性能主要归功于两个重要的相变过程：首先，在淬火过程中通过奥氏体-马氏体相变形成软镍基马氏体。 随后，金属间化合物纳米沉淀相的形成导致这部分马氏体硬化。 因此，传统工艺制造的商业马氏体钢和LAM获得的马氏体钢（如18Ni-300）需要进行热处理以形成改善性能的金属间化合物析出相，而热处理过程通常耗时且昂贵。 然而，Fe-Ni-Ti合金体系表现出超快的Ni3Ti沉淀动力学，使得该合金有利于通过IHT短时热处理工艺形成原位沉淀硬化相。
图文分享
图1. DED法生产Fe19Ni5Ti样品的流程
图 2. 微观结构表征
图 3. APT 表征奥氏体、马氏体以及马氏体内部的析出相
图 4. 热处理效果
图5 力学性能分析
相关链接
通过增材制造高强度大马士革钢，
