多單位聯(lián)合闡述金屬增材制造中的多尺度缺陷分類與控制

近日，來(lái)自香港理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和香港中文大學(xué)聯(lián)合提出了粉末基增材制造金屬和合金中多尺度缺陷的分類，闡明了各種缺陷形成的潛在機(jī)制。討論了原材料、幾何設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)或/和系統(tǒng)設(shè)置方面的關(guān)鍵因素的影響?？偨Y(jié)了多尺度缺陷的破壞性和非破壞性檢測(cè)方法。為了預(yù)測(cè)和進(jìn)一步了解缺陷的形成，簡(jiǎn)要介紹了多尺度缺陷建模的當(dāng)前進(jìn)展?？偨Y(jié)和討論了每種缺陷對(duì)增材制造部件的拉伸性能和疲勞性能的影響。從材料、幾何控制、工藝參數(shù)的原位操縱、后處理或合金設(shè)計(jì)和混合增材制造技術(shù)等方面闡述了每種缺陷的控制和緩解方法。最后討論了有關(guān)多尺度缺陷的最新研究空白，并基于所描述的多尺度缺陷的3個(gè)方面提供了未來(lái)展望。該綜述論文以Multi-scale defects in powder-based additively manufactured metals and alloys為題發(fā)表在Journal of Materials Science & Technology上。幾何相關(guān)缺陷主要包括由宏觀殘余應(yīng)力引起的部件變形和分層，而與表面完整性相關(guān)的缺陷則是由于階梯效應(yīng)、粉末部分熔化、球化效應(yīng)和表面開(kāi)裂而形成的。

在了解缺陷形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了各種控制方法。對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行深入優(yōu)化，可以獲得無(wú)裂紋和無(wú)孔的AMed零件。采用包括熱處理或/和HIP在內(nèi)的后處理可消除殘余應(yīng)力并修復(fù)內(nèi)部孔隙和裂縫。添加適當(dāng)?shù)募{米顆?？梢约?xì)化晶粒結(jié)構(gòu)并減少微裂紋和微偏析。將其他加工技術(shù)與增材制造（主要是DED）相結(jié)合的混合方法也可用于減少殘余應(yīng)力、細(xì)化晶粒和緩解微偏析。