机器|激光粉末床熔合中成分和相图特征对适印性和微观结构的影响：合金系统加工图的开发和比较（一）机器

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江苏激光联盟导读：
本文研究了AM中合金系统加工图的开发和比较。
摘要
增材制造(AM)由于能够制造具有局部微结构控制潜力的复杂几何零件而获得了相当大的学术和工业兴趣。
然而，由于与AM相关的材料和工艺变量众多，优化合金成分和工艺参数以获得所需性能是一项艰巨的任务。在理解过程变量、合金成分和热力学的变化如何影响额外制造的零件方面存在根本性的差距。本系统研究揭示了合金成分和相应的相图特征对四种二元镍基合金印刷适性和凝固微观结构的影响，即Ni-20at%Cu、Ni-5at%Al、Ni-5at%Zr和Ni-8.8at%Zr 。选择这些成分分别代表二元同晶、弱溶质分配、强溶质分配和共晶合金化条件。
FSS基板上生长的热氧化物采用不同的涂层技术，但具有相同的保护层(MnCo2O4):(A) WPS ，(B) APS ，(C) PVD 。高密度涂层在最小尺度厚度方面产生最佳结果，进而使样品(B)和(C)的接触电阻损失更低。

在激光粉末床聚变（L-PBF）参数空间内，进行了单轨和整体实验，以量化不同材料热力学性质（如凝固温度范围、合金熔化温度和其他凝固条件）对合成微观结构的影响。针对每种合金，建立并验证了一个简单的工艺图框架，详细说明了激光功率-扫描速度参数空间中的孔隙形成和微观偏析，以确定材料性能如何影响L-PBF中的印刷适性和微观结构。这些知识对于优化合金化学和工艺参数以设计专门用于添加剂制造的合金以及提供局部微观结构控制的途径至关重要。
密度较大的涂层如PVD和APS表现出最好的性能。致密的尖晶石保护200 μ m La1-xSrxCoO3 (LSC)阴极在700℃下1000 h免受Cr毒害(如图) ，而沉积WPS的尖晶石使铬毒害LSC ，产生低导电相SrCrO4(图A中涂层-阴极界面处的浅灰色层) 。涂层的有效性已经在长期的堆栈中得到了证明。目前，这些涂料及其沉积技术的主要缺点是相关的生产成本和环境影响， Co是一种危险和关键的元素。

1.介绍
激光粉末床熔接（L-PBF）是一种增材制造（AM）工艺，能够制造具有复杂几何形状的金属零件，这些零件具有挑战性或不可能用传统制造技术生产。 L-PBF已用于制造各种合金系统，这些合金系统最初设计用于传统制造工艺，如镍基超级合金、Al-Si-Mg合金、奥氏体钢、Ti-6Al-4V ，以及许多其他合金。
【机器|激光粉末床熔合中成分和相图特征对适印性和微观结构的影响：合金系统加工图的开发和比较（一）】通过绘制一系列黄铜矿合金的吸收带隙能量与获得的开路电压的关系图，说明了获得高效率宽禁带器件的困难。上图显示，在Eg=1.3 eV以下， VOC数据沿着一条直线，表示VOC=Eg/q的比例增益?0.5 V ，而在Eg>1.3 eV时，增益要适中得多。在标度的高带隙端， CuInS2和CuGaSc2的带隙能量和开路电压的差异分别达到840 mV和820 mV ，而在记录的Cu（in ， Ga）Se2器件中， Eg–qVoc仅为434 eV 。
历史上用于L-PBF的合金系统在制造全致密零件所需的制造工艺参数范围以及它们对L-PBF加工的微观结构响应方面差异很大。例如，镍基高温合金（如Inconel 718?）可以显示细胞状树枝状微观偏析，这是由于与L-PBF相关的凝固过程中的高冷却速率造成的。另一方面， Ti-6Al-4V在制造状态下通常不显示微偏析结构。合金之间微观偏析的差异通常归因于正在加工的合金的凝固范围和分配系数，尽管这些差异尚未充分量化为AM 。
微观偏析可能会对装配零件的机械性能和性能产生影响。在镍基高温合金中，铌的微观偏析会导致δ和laves相的生长，这对这些合金的性能有害。这些问题的缓解通常包括确定避免形成微观偏析结构的优化工艺参数，或实施后处理均匀化热处理。然而，后处理可导致粗晶粒结构，并且可能无法解决在高温下稳定的有害相的形成，例如镍基高温合金中的δ相和MC碳化物。因此，减少有害相形成的理想策略是通过优化工艺参数或调整合金成分来防止微观偏析。

机器|激光粉末床熔合中成分和相图特征对适印性和微观结构的影响：合金系统加工图的开发和比较 （一）

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