引言

激光增材制作（Laseradditivemanufacturing，，，Lam），，，又称为激光3d打印，，，是一种急剧发展的先进制作技术。
！！Ｋ猛扑慊ㄖ杓芻ad软件对指标产品进行建模并分层，，，节制高能量激光活动轨迹，，，同时将粉末等金属或合金原资料进行急剧熔凝，，，通过逐点扫描?逐线重叠?逐层累加的方式，，，最终获得三维立体指标产品［1］。
！！am技术拥有以下利益［2］：：：（1）可能制备传统工艺很难或者无法制备的复杂产品；；
；（2）在小批量产品制备方面有较大优势；；
；（3）可能提高资料利用率，，，降低成本；；
；（4）可能制备职能梯度资料。
！！

激光增材制作通常分为同轴送粉工艺和铺粉两种工艺。
！！Ｆ渲，，，激光立体成形（LasersoLidforming，，，Lsf）作为最典型的一种同轴送粉工艺，，，在激光扫描过程中，，，送粉器与激光束焦点同轴固定，，，保障粉末输送至激光的焦点地位，，，如图1a所示。
！！sf技术成形效能较高，，，在制备大尺寸零件上利用较为宽泛［3］。
！！＜す庋∏芙猓╯eLectiveLasermeLting，，，sLm）是一种典型的粉末床激光增材制作技术，，，首先用刮板将粉末均匀地铺展在基板上，，，而后凭据规划好的蹊径节制激光将粉末选择性溶解，，，成型完当前层的状态后，，，用刮板持续在当前层之上铺粉，，，如此往复循环最终获得立体零件［4］，，，如图1ｂ所示。
！！Ｓ捎诒匾ぶ梅勰，，，sLm比Lsf成型效能低，，，但由于所用激光束斑和粉末尺寸更小，，，最终得到的零件理论质量好、、精度更高，，，因而合用于高精度零件的增材制作［5］。
！！

现阶段，，，Lam技术已经宽泛利用于航空航天领域，，，尤其在航空发起机中高温合金结构件的急剧制作和修复方面拥有不成代替的作用。
！！nconeL718高温合金拥有优异的蠕变强度和委顿强度，，，较高的屈服强度、、抗拉强度以及断裂强度，，，优良的耐热侵蚀机能和焊接性。
！！Ｆ淇捎美粗票阜⑵鸹印、机翼、、支持结构和压力容器等，，，使用比重可达航空发起机总重量的30％以上［6］。
！！Ｋ孀藕娇占际醯募本绶⒄，，，利用Lam制作inconeL718复杂结构零部件的需要日益增长［7］。
！！

调研发现，，，inconeL718高温合金是目前利用Lam技术最多的合金之一。
！！Ｍ2展示了2012—2019年间Webofscience收录的选取Lam技术制备inconeL718高温合金的sci论文数量。
！！？Ｄ芄豢闯，，，论文数量出现逐年递增的趋向，，，注明激光增材制作inconeL718高温合金受到了越来越宽泛的关注。
！！Ｒ蚨，，，本文对Lam技术制备inconeL718高温合金的显微组织结构和力学机能等方面的钻研进展进行了综述。
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1、、inconeL718高温合金的成分与相结构

inconeL718是一种镍基高温合金，，，传统铸锻制备的in?coneL718高温合金的典型成分如表1所示［８］。
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散光增材制作inconeL718合金粉末的原资料通常选取气雾化（gasatomiｚation，，，ga）或等离子体旋转电极（PLasma?rotatingeLectrodeProcess，，，PreP）两种步骤来制备，，，表2列举了分歧文件报道的inconeL718合金粉末的加工方式及合金成分。
！！Ｓ杀2可知，，，粉末成分均与表1中传统铸锻inconeL718高温合金的成分领域一致。
！！？Ｋ伎嫉皆贚am过程中，，，激光能量密度大，，，瞬时温度超过2500Ｋ，，，可能导致部门元素挥发（尤其是aL等），，，引起合金成分变动。
！！＠钪榱幔9］对sLm制备的inconeL718合金重要元素的挥发情况进行了钻研，，，发现cr、、ni、、fe的挥发速度顺次降低，，，当温度达到2100Ｋ后，，，cr元素的挥发速度起头增长。
！！５荍uiLLet等［10］发现选取Lam制备的inconeL718合金成分与传统铸锻的inconeL718合金成分极度靠近。
！！Ｗ芴宥，，，Lam过程中的元素成分变动情况，，，以及成分对资料的相组成、、组织结构与力学机能的影响尚未引起人们的宽泛关注，，，目前激光增材制作inconeL718合金所选取的粉末成分均为其传统铸锻合金成分，，，只管在Lam过程中存在少量合金元素的损耗，，，但最终成分都在其典型成分（表1）领域内。
！！４送，，，Lam制备的inconeL718合金的抗拉强度和屈服强度介于传统铸锻合金之间（详见3.1节），，，注明在Lam成型工艺当选取传统铸锻合金成分的inconeL粉末是可行的。
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由于合金元素种类多，，，inconeL718高温合金中的相结构比力复杂，，，其种类和描摹与加工方式亲昵有关。
！！nconeL718合金基底相为面心立方（face?centeredcuｂic，，，fcc）结构的γ相，，，为ni的固溶体，，，富含mo、、co、、cr和fe等元素。
！！nconeL718合金中的强化相有两种，，，即体心四方（Ｂodｙ?centeredtetragonaL，，，Ｂct）结构的γ″?ni3（nｂ，，，ti，，，aL）相和单一立方结构的γ′?ni3（ti，，，aL）相。
！！Ｆ渲笑谩逑辔匾炕，，，γ′相的强化作用远小于γ″相，，，这是由于γ′相的体积分数只有γ″相的1/4左右［16］。
！！Ｍǔ５，，，γ″和γ′强化相与γ基底之间存在严格的立方?立方取向关系（cuｂe?on?cuｂeorientationreLationsｈiP）［17］，，，即（001）γ″/γ′∥（001）γ，，，且［001］γ″/γ′∥［001］γ。
！！Ｍ，，，inconeL718合金中还存在一些拓扑密堆（toPoLogicaLLｙcLose?Pacｋed，，，tcP）相，，，如δ相和Laves相［1８］等。
！！＆南嘤毽谩逑喑煞忠谎，，，但为正交结构；；
；只管在热力学上，，，δ相比γ″相不变，，，但δ相的形成会导致γ″相含量的降低，，，对inconeL718合金强度产生不利影响，，，因而应尽量预防δ相的形成［1８?19］。
！！aves相硬而脆，，，在受力时容易开裂或在Laves相/基底界面处萌生裂纹，，，导致合金韧性降低。
！！Ｓ捎趖cP相通常都为低熔点相，，，偏聚在枝晶间或晶界处，，，在Lam过程中容易产生液化裂纹（Liｑuationcracｋing），，，对焊接机能不利［20］。
！！４送，，，inconeL718合金中还存在一些碳化物，，，碳化物以mc型（nｂc结构）为主，，，m通常代表多种元素的混合物。
！！c碳化物可在凝固过程中直接产生，，，即一次（Primarｙ）mc碳化物，，，但与基底没有显著的取向关系；；
；mc碳化物也可在热处置过程中沿晶界析出，，，即二次（secondarｙ）mc碳化物，，，这种碳化物与基底满足立方?立方取向关系［21］。
！！Ｒ陨舷嘟峁沟木褰峁剐畔ⅰ、成分和取向关系均总结于表3中［16，，，21?22］。
！！

2、、激光增材制作inconeL718高温合金的跨尺度组织结构

Lam成型过程能够看作多个小熔池反复累加的过程，，，而熔池温度场决定了熔池的凝固个性，，，最终使Lam得到的组织结构（如：：：熔合线、、晶界、、小角晶界、、枝晶/胞晶、、元素偏析、、位错、、析出相称）出现出跨尺度分级结构（ＨierarcｈicaLLｙｈete?rogeneousstructure），，，如图3所示，，，这种结构会对合金的力学机能产生显著影响［23］。
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2.1凝固组织

Lam的合金组织描摹重要由温度梯度g、、凝固速度r和过冷度Dt节制。
！！Ｋ孀盼露忍荻鹊慕档秃湍趟俣鹊脑龀，，，过冷度逐步增长，，，凝固组织的描摹会顺次出现出平面晶、、胞晶、、枝晶和等轴晶。
！！/r决定了凝固组织的描摹，，，而g×r（即冷却速度）决定了凝固组织的尺寸［27］。
！！Ｓ捎诨逑嗟庇谝桓鑫茸爸，，，与基板接触的沉积层底部（即沉积层第一层）的温度梯度最高，，，因而在沉积层与基板界面左近往往存在一个厚度为几到几十微米的平面晶区，，，接着出现胞晶和枝晶［2８］。
！！

由于熔池温度场散布的不均匀性，，，胞晶和枝晶组织可能同时存在一个熔池中，，，如图4a所示；；
；凝固组织中胞晶和枝晶的相对含量也通过扭转激光能量密度来调控（图4ｂ）［29］。
！！Ｓ捎诖嬖谟畔瘸沙ぞ颍ā001〉方向），，，胞晶和枝晶容易沿着最靠近热流方向的某个〈001〉方向急剧成长，，，形成柱状（coLumnar）胞晶/枝晶组织。
！！Ｋ孀懦粱愀叨鹊闹鸩皆龀，，，基底散热效能逐步降低，，，且在热堆集效应的影响下，，，温度梯度g逐步减小而凝固速度r逐步增长，，，过冷度Dt也逐步增大，，，在沉积层顶部容易形成等轴晶（eｑuiaｘed）［30］，，，如图4c所示。
！！Ｎ私徊接呕ひ詹问，，，钻研者提出了凝固组织图（soLidificationmicrostructuremaP）的概念，，，图4d为deｈoff等［31］获得的inconeL718的凝固组织图。
！！Ｓ捎趇nconeL718为多晶高温合金，，，为相识除各向异性，，，应在等轴晶区拔取其工艺参数。
！！

Lam是一个急剧凝固的非平衡过程，，，冷却速度通常高达10³～10⁴Ｋ/s，，，比传统的铸造工艺（100～102Ｋ/s）高2—4个数量级，，，使得Lam合金的凝固组织越发藐小。
！！１匾康鞯氖，，，高冷却速度会严重克制枝晶二次枝晶臂的发展，，，但往往很难明确分辨枝晶和胞晶，，，因而时时将其统称为胞状组织（ceLLu?Larstructure）［32］。
！！６杂谥，，，其尺寸能够通过一次枝晶臂间距来衡量；；
；而对于胞晶，，，其尺寸能够选取相邻两个胞晶中心之间的距离（胞晶间距）来衡量。
！！４罅孔暄信，，，一次枝晶臂间距或胞晶间距（λ）与冷却速度（ε）或凝固功夫（t）之间满足如下经验公式［2，，，33］：：：

式中：：：a、、ｂ和n是与资料有关的常数。
！！

由于粗壮胞晶/枝晶的比理论积较小，，，当冷却速度减小或凝固功夫耽搁时，，，胞晶/枝晶的尺寸逐步增大，，，同时熔融合金的总理论能降低。
！！Ｔ贚am层层堆积过程中，，，冷却速度随着沉积层的增长而降低，，，导致沉积层分歧高度处的凝固组织尺寸产生差距。
！！

Liu等［34］钻研选取Lsf技术制备的inconeL718合金时发现，，，沉积层底部、、中部以及顶部的λ值别离为11.5μm、、17.5μm以及3８μm。
！！１鸬，，，Lam过程中的工艺参数（如激光束斑尺寸、、扫描速度、、激光功率等）会对沉积层的组织描摹产生显著影响。
！！Ｐせ裕33］发现，，，在恒定扫描速度下，，，当激光功率增长时，，，λ会增大；；
；而同时增长激光功率与扫描速度时，，，λ又会减小。
！！Ｎ嗣枋龉ひ詹问驭说挠跋旆ü，，，界说激光能量密度为［35］：：：

式中：：：ρ为激光能量密度，，，J/mm2；；
；P为激光功率，，，Ｗ；；
；d为激光束斑尺寸，，，mm；；
；v为扫描速度，，，mm/s。
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表4［7?８，，，11，，，33?34，，，36］和图5别离列举了分歧钻研人员使用的激光能量密度和获得的inconeL718高温合金中的胞晶/枝晶尺寸。
！！？Ｄ芄豢吹，，，随着激光能量密度的增长，，，胞晶/枝晶尺寸也增长，，，且根基上呈线性关系。
！！

2.2析出相

在Lam急剧凝固过程中，，，γ枝晶干最先形成，，，同时辰配系数Ｋ＜1的溶质元素（如nｂ、、ti、、c、、Ｂ等）不休被架空至枝晶间液相中，，，产天生分过冷和枝晶偏析，，，因而枝晶间的区域往往会产生大量低熔点共晶相。
！！Ｍǔ５，，，如图6a所示，，，首先产生共晶反映L→γ＋nｂc（～1250℃），，，形成富nｂ的一次碳化物mc并亏损液相中大量的nｂ、、ti、、c等元素［22］。
！！Ｋ孀纽弥У牟恍菪纬，，，枝晶间渣滓液相中的nｂ元素持续富集，，，并在凝固的最后阶段产生L→γ＋Laves共晶反映，，，导致大量的γ/Laves共晶天生（图6ｂ）。
！！Ｔ贚am多层沉积过程中，，，每一沉积层城市经历一系列剧烈加热和冷却的短时热循环，，，这些复杂的热循环对底部沉积层产生瞬态热处置效应，，，使枝晶间共晶产品进一步产生固态相变，，，析出δ相以及碳化物等（图6c）［22］。
！！ｈen等［3８］发现，，，随着沉积层高度的增长，，，γ/Laves共晶产生重熔，，，使得产生Laves相的低熔点液体体积增长，，，最终导致枝晶间Laves相的含量也逐步增长。
！！４送，，，共晶产品在热循环过程中产生溶化使nｂ元素再分配，，，进一步影响γ″相的描摹和散布。
！！ian等［37］选取Lsf技术制备inconeL718合金时发现：：：第一层沉积层重要由γ枝晶和枝晶间富nｂ共晶产品组成；；
；在沉积第二层时，，，第一层内的低熔点共晶产品会产生重熔，，，nｂ元素向周围枝晶间区域和枝晶干扩散，，，同时γ″析出相会优先在共晶产品左近析出，，，进而在枝晶间区域大量析出；；
；在多层沉积过程中，，，底部沉积层在热循环作用下，，，起头在枝晶干区域析出γ″相，，，而枝晶间区域中的γ″相在热循环作用下其尺寸不休长大，，，最终导致沉积层中γ″析出相在枝晶间和枝晶干中出现尺寸不均匀散布的景象，，，如图6d所示。
！！

作为典型的有害相，，，Laves相中的nｂ含量为10％～30％（质量分数），，，远高于nｂ在γ基体中的含量［11］。
！！Ｓ捎贚aves相重要产生于枝晶间区域的最后凝固阶段，，，Lam过程中的部门冷却速度对Laves相的含量、、尺寸以及描摹有显著影响。
！！

当部门冷却速度较大时，，，nｂ元素的偏析功夫较短，，，形成的Laves相尺寸较小，，，含量也较低；；
；当部门冷却速度降低时，，，nｂ元素便有充分的功夫进行偏析，，，形成的Laves相尺寸更大、、含量更高［37］。
！！４送，，，在沉积层的中下部，，，柱状晶大多可能多层外延成长，，，枝晶间可形成长链状的Laves相；；
；但在沉积层顶部的等轴晶区域，，，枝晶间形成的Laves相多呈藐小分散的“岛状”［36?37］。
！！Ｎ讼骷鮈aves有害相的析出，，，可通过优化Lam工艺参数来调控Laves相含量。
！！arimi等［39］发现，，，激光功率较低时，，，形成的Laves相尺寸为1～2μm；；
；而激光功率较高时，，，形成的Laves相尺寸可增长数十倍，，，这与ma等［29］的钻研了局一致，，，即Laves相的尺寸和体积分数与能量输入的巨细呈正有关。
！！＃豬ao等［12］发现，，，在其他前提一致的前提下，，，选取陆续加工模式时，，，nｂ元素的偏析更严重，，，形成的Laves相越发粗壮；；
；选取准陆续加工模式时，，，Laves相则呈藐小分散状态。
！！

与Laves相一样，，，δ相也属于有害的tcP相。
！！Ｔ贚am尤其是Lsf过程，，，由于冷却速度很快且nｂ元素偏析形成了大量Laves相，，，δ相通常很难形成［1］。
！！５，，，在750～1000℃进行热处置时，，，δ相可在大角晶界（取向差大于15°）处形核，，，且在900℃时其含量达到最大值［39］。
！！＆南嗟娜芑露仍1010℃左右，，，当热处置固溶温度超过1000℃时，，，能溶化大部门Laves相与δ相，，，开释出更多的nｂ元素形成γ′和γ″强化相，，，有利于提高试样的力学机能［19］。
！！

2.3晶粒结构

在Lam的inconeL718合金的过程中，，，移动熔池的热量重要通过基板或沉积层消散，，，在沉积层与基底之间形成显著的纵向温度梯度。
！！Ｈ鄢刂匾灾/胞晶方式凝固，，，在纵向温度梯度的辅助作用下，，，形成典型的逾越多个沉积层的柱状晶结构［40］。
！！６杂趂cc合金而言，，，晶粒成长法规重要与部门热流方向和fcc基体的〈001〉择优成长方向有关。
！！Ｍǔ，，，晶粒在平行或近似平行最大热流方向的其中一个〈001〉方向可能急剧成长，，，导致大部门柱状晶粒占有一个共同的〈001〉晶体学取向，，，形成典型的凝固织构［41］。
！！

因而，，，熔池几何状态会对晶粒成长法规产生显著影响［2］。
！！Ｔ贚am过程中，，，通过调控工艺参数（如激光功率、、离焦量、、束斑直径、、扫描速度、、基板预热温度等）可扭转熔池温度场空间散布，，，从而实现熔池几何状态的调控。
！！Ｈ羰切纬煽矶车娜鄢，，，即熔池宽度与深度的比值很大，，，如图7a所示，，，熔池底部左近区域的固液界面近似垂直于沉积方向，，，晶粒在温度梯度影响下会纵向成长，，，形成类似于定向凝固的晶粒结构，，，即大无数晶粒的〈001〉方向近似平行于沉积方向。
！！Ｓ胫喾，，，若是形成窄而深的熔池，，，如图7ｂ所示，，，由于散热方向垂直于固液界面，，，晶粒；
；崞揪菸露忍荻鹊髡沙し较，，，形成类似于激光匙孔（ＫeｙｈoLe）焊缝中的晶粒结构［2］。
！！

基于以上道理，，，Ｗei等［42］选取有限元仿照预测了扫描战术对Lsf的inconeL718合金中晶粒成长方向的影响法规。
！！

选取单向扫描时，，，如图８a所示，，，在每一沉积层中，，，最大热流方向垂直于熔池固液界面，，，与扫描方向呈60°夹角；；
；而选取双向扫描时，，，如图８ｂ所示，，，最大热流方向在每一沉积层来回交替，，，导致每一层晶粒成长方向关于沉积方向交替对称。
！！inda等［41］的尝试也得出一样的了局，，，如图８c所示，，，利用Lsf单向扫描时，，，晶粒成长方向险些都与扫描方向呈60°，，，形成典型的纤维织构（fiｂerteｘture）；；
；当选取双向扫描时，，，如图８d所示，，，相邻两沉积层中枝晶成长方向近似垂直且关于沉积方向对称，，，产生逐步粗化的“之”字形晶粒结构，，，最终获得立方织构（cuｂicteｘture）。
！！

选取sLm工艺制备的inconeL718合金往往会形成平行于沉积方向的条带状晶粒：：偷湫偷牧⒎街梗43］。
！！Ｓ赏9a、、ｂ可知，，，对于大部门晶粒，，，扫描方向平行于［001］，，，沉积方向（Ｂd）和侧向（td）别离平行于［110］和［110］。
！！Ｕ庵志Я＝峁褂肴鄢刈刺椭С沙し绞角钻怯泄，，，其形成法规能够用图9c来暗示，，，合理节制sLm工艺可形成窄而深的熔池。
！！Ｔ谠独肴鄢刂行南咔，，，枝晶垂直于熔池界面成长，，，与沉积方向呈约45°夹角（区域a）；；
；而熔池中心线左近区域，，，熔池天堑与沉积方向垂直，，，可获得平行于沉积方向成长的枝晶，，，并且在相邻层的重熔过程满足外延成长的前提，，，可发展成多层外延的柱状晶（区域Ｂ）。
！！Ｒ蚨，，，最终形成条带状散布的晶粒结构和立方织构，，，这种景象在sLm的316L不锈钢中也普遍存在［44］。
！！

别的，，，通过调控工艺参数扭转熔池描摹能够获得梯度散布的晶粒结构。
！！Ｈ缤10a所示，，，PoPovicｈ等［45］别离设置功率250Ｗ、、扫描速度700mm/s（区域c）和功率950Ｗ、、扫描速度320mm/s（区域d）来调控熔池几何状态，，，获得了梯度散布的晶粒结构（图10d）。
！！Ｔ谇騝中，，，窄而深的熔池（图10ｂ）导致了取向随机且尺寸藐小的等轴晶形成，，，而区域d中宽而浅的熔池（图10c）中形成了沿着沉积方向成长的柱状晶。
！！Ｓ纱丝杉，，，合理调控Lam工艺参数，，，能够实现梯度晶粒结构和异质结构金属资料的定制化设计。
！！

2.4残存应力与微观缺点

在Lam层沉积过程中会产生大量残存应力，，，其重要起源［2，，，26］：：：（1）温度梯度：：：部门加热与冷却引起高的温度梯度是产生残存应力的重要成分；；
；（2）热膨胀：：：inconeL718合金的热膨胀系数约为1×10⁵Ｋ^－1，，，温度急剧升高与降低过程会导致热应变超过合金的弹性应变极限（基板与沉积层的热膨胀系数不一致也导致残存应力的产生）。
！！Ｍ11展示了激光增材制作inconeL718高温合金中残存应力的散布特点。
！！４雍旯鄄忝胬此，，，Lam过程的急剧升温与冷却会导致热应力与凝固收缩景象产生。
！！Ｍ11a、、ｂ别离展示了选取Lsf与sLm工艺制备inconeL718合金时残存应力的宏观散布。
！！４油11a中不难看出，，，对于Lsf多层沉积后，，，部门重熔与热累积效应，，，导致在沉积层顶端沿着扫描方向会产生巨大拉应力，，，而在基板热影响区中则会产生巨大压应力；；
；沿着侧向，，，相邻沉积层之间存在残存拉应力和压应力交替出现的景象，，，这是由相邻沉积层间的凝固收缩引起的；；
；当沿着沉积方向时，，，残存应力在沉积层和基板热影响区中都以压应力为主［46］。
！！６杂趕Lm工艺［47］，，，从图11ｂ中能够看出，，，其残存应力散布与Lsf工艺的略有差距，，，尤其是沿着扫描方向和侧向的应力散布，，，这可能与两种工艺参数的差距有关。
！！４游⒐鄄忝婵，，，部门残存应力超过合金的屈服强度，，，从而导致部门产生塑性变形和位错。
！！Ｓ捎趇nconeL718合金在Lam过程中重要以枝晶成长方式凝固成型，，，枝晶间区域作为最后凝固阶段，，，凝固收缩应力与枝晶间析出相析出的相变应力相互叠加使得枝晶间区域往往存在高密度位错（图11c）和残存应力，，，并且相邻枝晶之间形成终部门取向差甚至小角晶界（图11d）［4８］。
！！

Lam过程产生的残存拉应力会对合金的委顿悠久机能以及耐蚀性等产生不利影响，，，还可能导致热裂纹的形成。
！！Ｎ私档筒写嬗α，，，多选取工艺参数调控［49］和基板预热［50］等步骤，，，只管这些步骤在肯定水平上能降低残存应力，，，但无法齐全解除残存拉应力。
！！Ｒ蚨，，，还需通过肯定的后处置工艺，，，扭转合金中残存应力的散布状态，，，提高合金的力学机能。
！！Ｈ缤11e所示，，，Lesｙｋ等［51］别离钻研了滚磨光整（ＢarreLfinis?ｈing，，，Ｂf）、、超声喷丸（uLtrasonicsｈotPeening，，，usP）、、超声冲击（uLtrasonicimPacttreatment，，，uit）和喷丸处置（sｈotPee?ning，，，sP）对沉积态（as?ｂuiLt）inconeL718合金的残存应力散布的调控，，，能够看到这些理论处置技术都能够使残存拉应力转变为残存压应力，，，但各技术产生的残存压应力幅值和影响深度有所分歧。
！！４送，，，与以上几种理论处置技术相比，，，激光冲击强化（LasersｈocｋPeening，，，LsP）可能更有效地增大残存压应力的幅值和影响深度，，，提高合金的力学机能［52］。
！！

3、、激光增材制作inconeL718高温合金的力学机能

3.1拉伸机能

前已述及，，，与传统铸造或铸造工艺相比，，，Lam的inconeL718合金在显微组织结构方面拥有显著差距，，，因而其力学机能与传统铸态或铸造态也有所分歧。
！！４罅孔暄信，，，选取Lam技术制备的试样，，，在室温下进行拉伸测试时，，，其强度和延展性都介于铸件与锻件之间，，，如图12所示。
！！Ｓ胫相比，，，Lam是一个急剧加热与冷却的过程，，，因而得到的晶粒尺寸越发藐小，，，强度也更高；；
；而与锻件相比，，，Lam试样中较高的孔隙率以及较低的γ′、、γ″强化相含量则是其强度低于锻件的重要原因。
！！Ｍ，，，分歧Lam工艺得到的试样，，，其机能也会有所差距。
！！Ｏ啾扔贚sf技术，，，sLm加工过程的激光扫描速度更大，，，试样的晶粒尺寸越发藐小，，，因而其抗拉强度和屈服强度更高。
！！

由于Lam试样中存在显著的织构以及大尺寸的柱状晶粒结构，，，其力学机能阐发出各向异性。
！！５崩觳馐缘募釉胤较蜓刈懦粱较蚴，，，试样的屈服强度和抗拉强度更低，，，延展性更高；；
；而当拉伸加载方向垂直于沉积方向时，，，则会得到相反的结论［53］。
！！iu等［54］发现，，，试样力学机能的各向异性与泰勒因子（taｙLorfactor）的巨细有关。
！！＞ЯＴ诒湫喂讨械南喽郧慷韧ǔ：：：退堑奶├找蜃佑泄，，，相对较软的晶粒拥有较小的泰勒因子；；
；而测得的泰勒因子越大，，，批注其变形抗力越大。
！！Ｒ蚨ü扑闶匝制绶较蛏咸├找蜃拥木尴，，，能够在肯定水平上反映资料的各向异性。
！！

Lam制备的inconeL718合金的强度也与强化相γ′和γ″的析出行为有关。
！！Ｓ2.2节可知，，，在多层沉积过程中，，，基层沉积层由于受到屡次循环热处置而析出了密度更高、、尺寸更大的γ′和γ″强化相，，，但顶部区域在急剧凝固过程中没有析出γ′和γ″强化相，，，所以样品中下部区域强度更高。
！！Ａ硪环矫，，，Laves有害相对试样的力学机能有显著影响。
！！５盠aves相含量较高时，，，形成γ″强化相所需的nｂ含量不及，，，试样的强度较低。
！！４送，，，在热累积和复杂温度场的影响下，，，Laves相在样品分歧沉积层的散布及描摹也分歧，，，这也会导致强度及延展性散布不均匀［36］。
！！

孔隙等凝固缺点也会对试样的力学机能产生不良影响。
！！＃冢鑑o等［55］将ga粉末改为PreP粉末，，，降低了样品中的孔隙率，，，从而提高了合金的强度。
！！a等［29］发现，，，维持其他前提不变而降低输入的能量密度，，，会导致孔隙率的增长，，，使合金的力学机能变差。
！！

3.2硬度

与拉伸机能一样，，，试样的硬度也受到Lam工艺类型的影响。
！！Ｓ隠sf相比，，，sLm样品中的枝晶/胞晶组织越发藐小，，，因而硬度也更高。
！！Ｈ欢，，，分歧于拉伸机能的各向异性，，，在平行或垂直于沉积方向的硬度值差距很小。
！！＃冢鑑ng等［6８］发现沿着沉积方向，，，试样的硬度均匀散布在300Ｈv左右。
！！６幸恍┳暄信，，，受加工参数影响，，，硬度在分歧高度上可能存在不均匀散布。
！！＠，，，Li等［69］发现，，，Lam试样中、、下部硬度相当，，，别离为3８5Ｈv、、3８1Ｈv，，，但在顶部区域则为29８Ｈv，，，这与γ′和γ″强化相的吸储行为有关。
！！

同样地，，，Lam工艺参数（如扫描战术、、输入能量等）也对试样硬度有显著影响。
！！tevens等［70］发现，，，nｂ元素偏析随着激光功率的增长而加重，，，使得Laves相的含量增长，，，强化相γ″中nｂ含量降低，，，从而使试样硬度降低。
！！mirJan等［71］发现，，，维持其他前提不变，，，选取陆续扫描时，，，得到的组织越发藐小，，，强化相含量和硬度值更高；；
；而选取“岛状”扫描时，，，可能开释更多的残存应力，，，从而使试样硬度降低。
！！

4、、结语与瞻望

相较于传统铸造、、铸造技术，，，Lam技术因其自由设计、、近净成型等怪异优势，，，在制备inconeL718高温合金复杂精密零件方面拥有宽泛的利用远景。
！！＜谘∪am技术的资料内部组织结构阐发出与工艺参数亲昵有关的跨尺度个性，，，且决定了资料的宏观力学机能，，，构建“工艺参数?显微组织结构?力学机能”本构关系，，，是实现inconeL718合金的控型控性增材制作的基础。
！！

Lam的inconeL718资猜中往往出现多级分层结构，，，如熔合线、、晶界、、小角晶界、、枝晶/胞晶、、元素偏析、、位错、、析出相称，，，这些组织结构对力学机能产生重要影响。
！！am的急剧冷却过程导致inconeL718合金的凝固组织以枝晶或胞晶成长为主，，，且其尺寸与激光能量密度呈线性正有关。
！！Ｄ讨/胞晶的竞争成长往往导致显著的大尺寸柱状晶粒：：椭沟男纬，，，引发合金力学机能的各向异性。
！！Ｎ，，，借助其他技术伎俩，，，如利用原位超声处置细化晶粒［72］或增长辅助热源［73］调控温度场散布，，，克制柱状晶成长，，，从而可能实现inconeL718高温合金力学机能的均匀性。
！！４送，，，γ″和γ′相组成元素在枝晶/胞晶间区域偏析，，，使得枝晶间产生Laves相和mc碳化物等共晶产品，，，在层层累积的热循环影响下不休产生固态相变。
！！９烫啾溆ατ肴扔αΦ加导致最终形成的资料内部存在较大的残存拉应力，，，对其悠久机能不利，，，因而对于Lam制备的inconeL718合金，，，还必要对其应力状态进行调控，，，好比利用激光冲击强化等先进理论处置技术改善合金表层的应力状态，，，从而实现合金力学机能的有效提升。
！！Ｗ苤，，，必须从显微组织结构的形成和演化法规动手，，，结合Lam工艺参数调控和后处置技术，，，实现inconeL718合金的高质量增材制作。
！！

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杨浩，，，2019年6月毕业于攀枝花学院，，，获得工学学士学位。
！！Ｏ治ぐ泊笱ё柿峡蒲в牍こ萄г核妒孔暄猩，，，在郝建民教授及李尧博士的领导下进行钻研。
！！Ｄ壳爸匾暄辛煊蛭す庠霾闹谱髂呶潞辖。
！！

李尧，，，长安大学资料科学与工程学院讲师，，，硕士钻研生导师。
！！201８年6月获得西安交通大学资料科学与工程专业博士学位。
！！＝昀粗匾邮赂吣苁す夂偷缱邮┖附/增材制作镍基高温合金和难熔金属间化合物的显微组织与力学机能本构关系的钻研，，，同时致力于同步辐射先进表征技术在资料学科的利用与软件开发。
！！Ｄ壳霸诠庋蹩锷习浞ci论文20余篇，，，蕴含naturecommunications，，，additivemanufacturing，，，aPPLiedPｈｙsics

Letters，，，materiaLs＆design等国际驰名期刊，，，其中一篇入选esi高被引论文。
！！４送，，，获得已授权推算机软件著述权2项。
！！