3D打印由于固有的快速冷却速率和热循环而极易出现与加工相关的缺陷，镍基高温合金对缺陷尤其敏感。传统加工方法多年来已经形成基本无缺陷路线，3D打印必须在保持固有优势的同时，与其他技术（如计算机辅助设计技术）强耦合，才能获得更多的应用。高温合金在极端环境具有长期的结构稳定性，这与其抗氧化性是密不可分的。该材料在高温作用下会迅速通过氧气与Cr或Al形成致密的氧化层从而保护基体不被继续氧化。由于含Cr的氧化层在1 000 °C以上容易碎裂或挥发从而失去保护性，因此应用温度低于含Al合金。

        基于此，牛津大学的Reed 研究组通过ABD方法设计了3种成分的含Al高温合金，并通过调控(Nb+Ta)/Al 比例使平衡态伽马一撇相比例分数维持为0.5（900 °C），考察了3种不同的属性激光-粉末床熔合(L-PBF)的可加工性，热处理响应以及氧化、蠕变和力学行为，并与CM247LC标准合金进行比较。相关研究成果以题为““A New Class of Alumina-Forming Superalloys for 3D printing”发表于增材制造顶刊《Additive Manufacturing》。

结果表明，3种新型(Nb+Ta)/Al合金具有可加工性，且尚未通过光学显微镜或计算机断层扫描检测到与加工相关的裂纹。相反， CM247LC基准合金在L-PBF后出现了广泛的开裂。超固溶热处理会导致材料在高温脆化，而亚固溶则可以保持相当的高温延展和强度。利用热重分析(TGA)和显微结构表征进行氧化测试，证实了新合金表面形成氧化铝保护层。

增加(Nb+Ta)/Al比值，合金的屈服应力会随着中Nb和Ta含量的增加而增加，然而这是以牺牲合金成本为代价的，且会降低抗氧化性能，具体比例可以定制，以匹配合金的应用。该工作为未来的合金设计提供了指导，证明了确定具有优越屈服应力、抗氧化性和抗氧化性的可加工成分的可行性。

论文引用信息：

Joseph N. Ghoussoub, Przemysław Klupś, William J.B. Dick-Cleland, Kathryn E. Rankin, Satoshi Utada, Paul A.J. Bagot, D. Graham McCartney, Yuanbo T. Tang, Roger C. Reed,A new class of alumina-forming superalloy for 3D printing,Additive Manufacturing,Volume 52,2022,102608,ISSN 2214-8604,

https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102608.

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