南方科技大学朱强团队在材料学报发表液相诱导愈合激光增材制造裂纹新工艺研究成果,南通大企业网站建设
栏目：网络推广 发布时间：2025-01-05
近日，南方科技大学机械与能源工程系讲座教授朱强团队在《材料科学与技术》杂志上发表最新研究成果。研究小组提出了一种液相诱导愈合（LIH）激光增材制造裂纹的新工艺 ... 南方科技大学朱强团队在材料学报发表液相诱导愈合激光增材制造裂纹新工艺研究成果
近日，南方科技大学机械与能源工程系讲座教授朱强团队在《材料科学与技术》杂志上发表最新研究成果。研究小组提出了一种液相诱导愈合（LIH）激光增材制造裂纹的新工艺。通过控制晶界的微重熔引入晶间液膜回填缺陷，可以实现组件中成分的微尺度细化。裂纹“焊缝”。该研究成果对于突破高裂纹敏感合金激光增材制造的行业难题具有重要意义。
激光增材制造是解决个性化、复杂金属构件整体成形的革命性技术，具有巨大的应用前景。然而常用的数百种工程合金中只有十几种能够稳定实现无裂纹打印，远远不能满足替代传统工艺的需求。
与铸造、焊接等工艺相比，激光增材制造技术具有微区超常冶金和快速凝固的内在特性，这使得其更容易产生裂纹。目前处理激光增材制造裂纹的方法有两种。一是通过调节打印过程中合金凝固间隔、晶粒形貌和部件温度梯度来抑制裂纹。然而，对不同的合金体系有显着的影响。所不同的是工艺窗口窄、稳定性差，难以彻底消除裂纹；第二种是使用热等静压（HIP）后处理来闭合裂纹。然而，HIP无法修复表面缺陷，需要进一步加工去除表面材料，这无疑削弱了增材制造技术形成复杂结构的核心优势。
此外，极高压力的工况使得HIP设备结构复杂且成本极高，因此仅适用于少量高附加值金属增材制造部件。
对此，研究团队基于引入晶间连续液膜“焊接”裂纹的技术思路，提出了液相诱导愈合（LIH）技术，并采用典型的高裂纹敏感性合金作为试验合金，验证了可行性LIH技术的研究结果表明，经过LIH技术处理后，合金的力学性能显着提高。就拉伸性能而言，LIH状态高于铸造状态和热等静压状态。在高温蠕变方面，LIH态合金表现出与熔模铸造相当的性能，并且远高于热等静压态的性能。
据介绍，与目前最有保障的HIP技术相比，LIH技术在缺陷消除效率、通用性、便捷性和成本方面具有显着优势。首先，它突破了其无法愈合表面缺陷的技术限制，因此可以适用于复杂构件的孔愈合处理，无需额外通过机械加工去除表面；其次，LIH所需压力小于HIP工艺的1/20，消除了高压特种设备的安全隐患，简化了设备结构和成本；第三，无需保温处理，而HIP则需要高温保温数小时，从而提高工艺效率，降低能源成本。
相关论文信息：
激光增材制造是解决个性化、复杂金属构件整体成形的革命性技术，具有巨大的应用前景。然而常用的数百种工程合金中只有十几种能够稳定实现无裂纹打印，远远不能满足替代传统工艺的需求。
与铸造、焊接等工艺相比，激光增材制造技术具有微区超常冶金和快速凝固的内在特性，这使得其更容易产生裂纹。目前处理激光增材制造裂纹的方法有两种。一是通过调节打印过程中合金凝固间隔、晶粒形貌和部件温度梯度来抑制裂纹。然而，对不同的合金体系有显着的影响。所不同的是工艺窗口窄、稳定性差，难以彻底消除裂纹；第二种是使用热等静压（HIP）后处理来闭合裂纹。然而，HIP无法修复表面缺陷，需要进一步加工去除表面材料，这无疑削弱了增材制造技术形成复杂结构的核心优势。
此外，极高压力的工况使得HIP设备结构复杂且成本极高，因此仅适用于少量高附加值金属增材制造部件。
对此，研究团队基于引入晶间连续液膜“焊接”裂纹的技术思路，提出了液相诱导愈合（LIH）技术，并采用典型的高裂纹敏感性合金作为试验合金，验证了可行性LIH技术的研究结果表明，经过LIH技术处理后，合金的力学性能显着提高。就拉伸性能而言，LIH状态高于铸造状态和热等静压状态。在高温蠕变方面，LIH态合金表现出与熔模铸造相当的性能，并且远高于热等静压态的性能。
据介绍，与目前最有保障的HIP技术相比，LIH技术在缺陷消除效率、通用性、便捷性和成本方面具有显着优势。首先，它突破了其无法愈合表面缺陷的技术限制，因此可以适用于复杂构件的孔愈合处理，无需额外通过机械加工去除表面；其次，LIH所需压力小于HIP工艺的1/20，消除了高压特种设备的安全隐患，简化了设备结构和成本；第三，无需保温处理，而HIP则需要高温保温数小时，从而提高工艺效率，降低能源成本。
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