解析高性能金属零件激光增材制造技术研究进展(4)
高性能金属零件激光增材制造技术的最新研究进展
1 超声振动辅助LCD
对IN718沉积态组织与性能的影响 LCD是最为重要的增材制造技术之一，然而高温合金和高强度钢等材料的LCD零件内部容易产生应力、微气孔和微裂纹等缺陷，这些问题严重制约了其在航空航天、生物医疗等领域的应用步伐。借鉴超声振动在铸造、焊接领域中的除气、细化晶粒、均匀组织成分、减小残余应力的作用，超声振动被引入到LCD系统中，以获得高性能的金属成形件。图6为超声振动辅助LCD系统示意图。
超声振动辅助LCD IN718的试验结果表明：施加超声振动后，成形件的表面粗糙度和残余应力得到显著改善，微观组织得到细化，其抗拉强度和屈服强度得到提高；与未施加超声振动相比，当超声频率为17kHz、超声功率为44W时，在x和y两个方向上残余应力分别降低了47.8%和61.6%，屈服强度和抗拉强度略有提高，延伸率和断面收缩率分别达到29.2%和45.0%，即延伸率和断面收缩率分别是锻件标准的2.4倍和3倍。这些结果表明超声振动辅助LCD为获得高质量和高性能的LCD件提供了一种有效途径。
2 感应辅助LCD
DD4定向晶修复DZ125L叶片的研究LCD高温合金时，高温合金具有很高的裂纹敏感性，裂纹一般表现为沿晶界开裂，并顺着沉积方向扩展，严重影响高温合金的力学性能。而利用感应加热来辅助LCD能够很好地解决这些问题。通过感应加热可有效减小基体与熔覆层之间的温度梯度，一方面可以消除微观缺陷（微气孔和夹渣等）；另一方面可以有效消除高温合金裂纹的形成。故感应辅助LCD技术可有效提高高温合金定向凝固组织的性能（见图7）。 通过感应加热来控制DD4实体成形过程中的散热方向和正温度梯度，可以获得完整均匀外延生长的DD4柱状定向晶。
此外，在感应加热辅助LCD DD4实体成形过程中，柱状晶一次枝晶间距的大小也发生了显著的变化，如图8所示，感应加热1200℃时，柱状晶一次枝晶平均间距为15.2μm，无感应加热时经历的柱状晶一次枝晶平均间距为2.5μm，柱状晶一次枝晶间距增大了5倍，且柱状晶一次枝晶之间的横向晶界和裂纹完全消失，这对于提高DD4定向晶修复DZ125L叶片的高温性能具有重要意义，因为对于高温合金DD4在1200℃高温下，柱状晶一次枝晶间距变大，晶界减少，对提高DD4高温性能是非常有利的，为LCD DD4柱状晶修复DZ125L定向晶叶片奠定了基础。
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