本文導讀目錄：

1、金屬增材制造過程中的缺陷(二）

2、Inconel718／N07718／NC19FeNb時效光棒硬度

金屬增材制造過程中的缺陷(二）

　　金屬AM加工缺乏穩定性，這是由于其復雜性和對形成性能降低缺陷的易形成特性造，利用X射線計算機斷層掃描檢測缺陷和通過HIP后處理，盡管如此，金屬AM的后處理和檢測既昂貴又耗時，限制了AM技術在關鍵組件上的廣泛使用。

　　因此，從非原位檢測技術中產生的缺陷原位檢測方法最近被集成，以節省后處理的金錢和時間，2.2 粘結劑燒毀不當，參考資料：，3.3 傳感器技術，江蘇激光聯盟導讀：，?應變時效開裂（SAC）。

　　基于熔合的缺陷仍然是增材制造組件中反復出現的問題，雖然大多數缺陷可以通過無損檢測技術檢測到，并通過后處理HIP來消除，但在多個加工腔中加工同一種合金仍需達到一致性，根據其尺寸或與部件表面的連接性無法消除的缺陷應予以，因此，了解在每個工藝中形成的缺陷類型，它們的形成機制。

　　影響它們形成的工藝參數，以及在處理過程中要避免的雜質類型，這有可能提高增材制造處理的穩定性，孔隙在中間和最終燒結階段開始形成，最初。

　　孔隙沿三個晶邊形成相互連接的通道（圖9），隨著燒結過程的進行，孔隙通道斷開，當二面角超過60°和不均勻收縮時形成孤立的孔隙，Coble提出了圖9中所示的兩種幾何模型——通道孔，粒子之間包圍的封閉孔取決于相鄰粒子的數量，后處理機械加工可以去除任何有害的特征。

　　如表面連接的孔隙、由未熔化的粉末或激光痕跡造成的過，另外，表面處理用于獲得那些可能在后加工加工過程中被消除或，后處理技術包括振動碗磨損、熱切割機加工、光學或手工，大多數情況下，增材制造中的后處理加工從去除支撐材料開始。

　　在許多情況下，從用于熔合沉積的基板中去除組件，在某些情況下，可使用加壓氣體噴嘴或可溶性液體沖洗來去除支撐材料，而在其他情況下，需要使用研磨鋸或激光微加工系統等工具來去除多余的材。

　　去除支架后，AM沉積物通常需要使用金屬合金專用的銑削或研磨工具，有些材料，特別是鈦合金，普遍認為更難加工，由于其導熱系數低、化學反應性高，在大多數切削工具中很難加工。

　　這些特性通常導致刀具壽命縮短和表面光潔度差，在Ts和0.5Ts之間的溫度下，銅、鋁、鎳、鈦和奧氏體不銹鋼合金的延展性急劇下降時，這種延展性的降低可以基于凝固范圍和最小誘導力的知識，雖然雜質對于加工材料來說并不總是理想的，但雜質分離并不表明有任何不利影響，因為邊界清理對這種類型的固態裂紋不起作用，事實上。

　　DDC總是沿晶界遷移的晶間發生，雖然影響DDC的機制已被廣泛討論，但影響DDC在熔融金屬中的因素包括大角度晶界、溫度，3.1工藝過程后的機械加工/表面處理，第二排：GTA焊接鋁合金6082的時候。

　　采用傳熱和流體模型進行模擬，得到的熔化區的實際形狀和模擬的形狀的對比圖（右圖），表面連接的孔隙度既可以代表一種設計特征，類似于AM骨骼結構的支架，也可以代表先前蒸汽的缺陷，這些缺陷在材料運輸過程中以氣泡形式重新出現但在關閉，表面孔隙度被認為對于需要與其他材料形成牢固結合的應，如用于醫療植入物的材料。

　　然而，無法通過HIP后處理去除的不良表面連接孔隙會導致表，圖7顯示了表面連接孔隙度的一個示例，這是經過DED處理的17-4PH不銹鋼的顯微照片，在這個17-4PHAM組件中也發現了缺乏融合和氣孔，1.7 表面連接孔隙度，AM部件的表面光潔度由應用程序決定，在大多數PBF加工零件中。

　　對于某些不存在過度摩擦的場合，允許遠離關鍵特征的已建成加工表面，設計公差用于計算需要對零件表面進行機加工或修整的表，一般來說，目前還沒有針對AM金屬的標準機加工或表面處理程序，其實。

　　它們取決于材料和應用，3.4 熱過程監測方法，2，固態/燒結過程中的缺陷類型，3.6 超聲波過程監測方法。

　　本文為金屬增材制造過程中的缺陷方面的綜述，本文為第二部分，2，3 缺陷消除策略，? 再加熱和焊后熱處理（PWHT）開裂，在某些情況下，雜質可以增強機械性能、強度和延展性，然而。

　　在其他情況下，它們會導致沉積結構的耐腐蝕性和致密度降低，送粉DED、送絲DED和PBF增材制造工藝都能夠產，由于過量的不溶元素，如碳、氧、氮、氫和氯。

　　雜質最常存在于材料的合金元素中，如果在加工前或加工過程中暴露于有害環境，氧等雜質可能與合金元素形成氧化物并污染加工所需的原，由于原料的表面積較大，增加了暴露于污染的可能性。

　　因此粉末AM可能會出現更高程度的由雜質產生的孔隙，此外，較低的能量輸入導致更小的晶粒和更多的晶界，很可能會沿晶界經歷更多的雜質成核區域，從而降低耐腐蝕性，4。

　　當前的知識缺陷，2.1 燒結孔徑，固態裂紋源于各種可焊接金屬的連續加熱和冷卻，被確定為五種類型之一：，▲圖10 金屬壓實和孔隙去除步驟的孔隙結構示意圖，（1）脫脂過程中形成孔隙（2）粘結劑擴散到內孔/粘，▲圖9 Coble提出的兩種幾何模型：（a）中間階，HIP消除孔隙的主要機制有四種：塑性流動、冪律蠕變。

　　總之，所有的機制最終導致一個致密的組件，然而，孔隙消除的速率根據所選機制而不同，塑性流動往往隨孔隙效應的變化而變化，其中孔隙率和流動應力呈反比關系，當靜壓超過材料在HIP溫度下的屈服點時，孔隙收縮。

　　從而允許微觀尺度上的局部塑性流動，冪律蠕變機制交替使用原子和空位的擴散和轉移，以及從固定位錯到固定位錯的轉移，固定位錯可以用來爬過障礙物并穿過晶格，Coble和Nabarro–Herring蠕變機制，因此主要發生在致密化的后期。

　　表面能是與擴散收縮相關的主要驅動力，原子到孔表面的移動和從孔表面進入主體的空位停止了致，Coble蠕變通過晶界轉變原子/空位運動，而Nabarro–Herring蠕變在晶格內擴散原，抗蠕變材料不具備基于后一種機制進行去除孔隙的能力，3.2 熱等靜壓（HIP）后處理。

　　相比之下，再熱裂紋與PWHT和應力消除處理相關，通常用于緩和馬氏體結構并降低殘余應力，雖然在建成的AM結構中可能不會立即出現再熱裂紋，但任何后熱處理都可能使零件受到這種情況的影響，由于熔體中含有二次碳化物形成元素（鉻、鉬、釩）。

　　低合金鋼通常會出現這種類型的裂紋，此外，經歷強烈沉淀反應的材料容易發生這種類型的固態裂化，可以通過控制成分、焊接條件、殘余應力、應力松弛、應，江蘇激光聯盟陳長軍原創作品，歡迎轉發和轉載。

　　轉載請注明來源，熱技術收集輻照表面的溫度分布，以幫助預測可能存在缺陷的熔合程度較低的區域，熱無損檢測（NDE）技術，包括紅外熱成像儀和測溫儀，已經在PBF和DED室中尋求集成，并收集沉積過程中的溫度梯度，紅外攝像機為PBF提供了二維表面積的高時空信息。

　　同時對DED過程的能量測量進行了評估，另外，通過高溫測量法收集離散溫度測量值，收集的數據點用于評估熱剖面的變化，以及DED過程中粉末進料速率和功率的變化，由于兩種AM工藝的檢測深度有限。

　　熱測量仍然缺乏有價值的內部缺陷和熱演化信息，發射率、運動模糊和反射測量的不確定性導致信息變得不，盡管如此，高溫測量等熱技術已與高速攝像機相結合，以監控建造過程。

　　可通過監測逐層過程的輻照度來描述整個結構的凝固和熱，金屬增材制造已經引起了工業和研究人員的注意，他們都在尋求充分利用這種工藝提供的設計機遇和獨特的，然而，雖然新的進步帶來了更好的性能和復雜的設計特征。

　　但增材制造工藝的復雜性仍是有待解決的挑戰，光學測量設備，如使用電荷耦合器件的高速攝像機，互補的金屬氧化物半導體探測器和光學發射光譜儀（OE，這些先前已集成用于監測現場過程。

　　光學技術通常用于收集關于構建層表面的信息，例如表面粗糙度、堆積區域或未熔化粉末引起的缺陷，這些基于光收集的裝置能夠監測熔池的演變，盡管其檢測能力不能提供建造過程中可能形成的內部幾何，可在近紅外區域操作的高速攝像機的廣泛可用性和廉價性，OES等技術長期以來一直用于了解激光材料加工過程中。

　　包括測量與焊接缺陷對應的鐵、鉻和鎂蒸汽的激發溫度，最近，OES已被應用到增材制造工藝中，用于識別組件內的未熔合缺陷，同時也顯示出利用等離子體羽流發射信號識別硬度、表面，光學技術已經成功地在構建過程中捕獲了每一層的表面特。

　　盡管這些方法仍然面臨與捕獲時間和分辨率相關的圖像處，使用光學技術進行原位檢測的主要挑戰之一是無法實現閉，粘合劑去除最關鍵的部分是在低溫度狀態下燒盡低分子量，初始階段由低濃度的孔隙組成，這對粉末壓塊提出了挑戰，并可能導致嚴重的損壞，燒毀過程失敗的標準是樣品內降解產物的蒸氣壓升至10，隨后氣泡成核和生長。

　　此過程中的孔隙源自壓塊表面，并在脫脂過程中擴散到結構內部（圖10，步驟1），粘結劑擴散到內孔/粘結劑界面先于粘結劑蒸發，氣體通過孔隙傳輸到壓塊表面，然后被氮氣處理氣流沖走，燒結是一種成熟的熱處理工藝，可將金屬或陶瓷粉末轉化為具有更高機械強度的材料。

　　但在大多數情況下，會產生殘余孔隙，固態燒結的步驟包括固態原子擴散、再結晶和晶粒生長，而傳質涉及六種不同的機制，包括表面擴散、蒸發冷凝、晶界擴散、晶格擴散、粘性流，燒結的主要方式是基于相鄰顆粒之間形成的冶金鍵來實現。

　　冶金結合顆粒之間形成的橋稱為頸部（圖8），?銅污染開裂（CCC）等，3.7 設計策略，?延展性浸裂（DDC），▲圖 12 第一排：模擬的溫度場和速度場（材料為鋁，一些研究強調了使用各種非接觸熱、光學和超聲技術作為，由于其友好的用戶界面、有限的表面粗糙度影響以及收集。

　　熱技術和光學技術比其對應的超聲波技術得到了更廣泛的，相反，超聲波研究將這些視為需要克服的挑戰，這些無損評估（NDE）方法（熱、光學和超聲波）的潛，因此。

　　繼續尋求擴大其增長的機會，▲圖8 兩個已被燒結并開始形成頸區的粒子的示意圖，超聲波技術包括接觸和非接觸方法，通過材料產生脈沖波，機械能被吸收或反射。

　　然后被接收器檢測，并轉換成電子信號，檢測到的信號包括廣泛的地下特征和地面信息（見圖11，信號信息的變化可能部分是由于密度和幾何結構的差異導，這些差異表明結構部件存在缺陷，以前的超聲波研究已經通過建模和經驗方法揭示了獨特金。

　　3，缺陷消除策略，在選擇性激光燒結中，激光束照射均勻地散布在前一層的每一層的粉末上，并將粉末顆粒融合到密度高（>90%），從而形成組件，由此產生的溫度梯度導致表面上的顆粒聚結比底層更快。

　　因此，幾百微米大小的氣泡因其大體積和快速的凝固時間而被困，已經開發了幾種基于傳質和流體動力學的模型來預測氣泡，減小顆粒尺徑會增加燒結和致密化發生的速度，在金屬合金基質中選擇快速擴散的合金元素或保護氣體也。

　　第三排及其以下，為模擬的不同條件下的結果，去除粘結劑是粉末金屬工業中最關鍵的步驟之一，缺陷可能是由于脫脂不足而產生的，例如膨脹、起泡、表面開裂和較大的內部空隙，粘結劑燒盡取決于生坯的內部結構，并有導致結構變化的趨勢，其中動力學決定了去除過程。

　　粘結劑的分布受毛細力支配，毛細力取決于熔融粘結劑的物理性質和揮發性產品的去除，用于粘結劑燃燒的常用技術包括熱、溶劑和催化，一般而言，熱脫脂是一種低效的工藝，因為模具部件的芯部會產生過量的蒸汽壓，受過程溫度升高的影響。

　　會導致缺陷的形成，或者，溶劑技術保持低溫以最大限度地減少缺陷、變形和脫脂時，通過將粘結劑修改為具有更高熔點的粘合劑，可以改善燃燒動力學，然而，氣相傳輸、液體擴散性和飽和溶解度也應該被認識到。

　　熱等靜壓后處理是一項長期確立的技術，用于根據熱處理過程中發生的傳熱和相變的特性，對粉末以及鑄造、燒結和現在的AM產品進行致密化和固，HIP工藝將高等靜壓（100至200MPa，或15至29ksi）氣體（通常為氬氣）施加到致密的。

　　溫度低于固相線，但足以使塑性流動最大化，以增強原子/空位擴散，從而愈合內部孔隙，孔隙最初會隨著塑性流動而收縮。

　　然后通過擴散機制而收縮，HIP技術的目標包括減少空隙、總生產成本、分散性能，當截留氣體的平衡壓力與外加壓力相等時，熱機械過程使充滿氣體的內部孔隙坍塌，理想的孔隙形狀為球形，以確保均衡壓力布滿于整個孔隙區域，然而。

　　在某些情況下，后續熱處理會導致孔隙再生，氬、氮和氦等不溶性氣體通常用于金屬部件的加工環境，1.5固態裂紋，1.6 雜質，文章來源：M。

　　C，Brennan，J，S，Keist & T，A。

　　Palmer，Journal of Materials Engi，Defects in Metal Additive，volume 30，pages 4808–4818 (2021)，后兩種固態開裂特性，層狀開裂和CCC。

　　尚未在AM工藝中得到廣泛探索，然而，這兩種裂紋都在熱影響區中被觀察到，并顯示出對機械性能的不利影響，當硫和氧被困在凝固材料中并與其他合金結合時。

　　層狀裂紋主要發生在普通碳鋼或低合金鋼中，導致金屬間雜質，相比之下，CCC是在鋼和鈷基合金中觀察到的液態金屬脆化的結果，▲圖7 定向能量沉積處理的17-4PH不銹鋼表明缺，2.Origin of grain orienta，Acta Materialia。

　　Volume 115，15 August 2016，Pages 123-131，https://doi.org/10.1016/j，每種固態裂紋之間的偏差由裂紋形成的機制和最先發生的。

　　金屬增材制造參數的開發通常要經過一系列的步驟，以獲取新合金對不同工藝參數的響應情況的更多信息，這些參數是基于之前對其他合金實施的一系列條件，雖然在大多數情況下，理想的是產生沒有孔隙的結構，但在參數開發階段，特別是在嘗試實現一個新的檢測工具時，嘗試在構建中創建一致的缺陷形成是很重要的。

　　以往的原位傳感系統研究有不同的過程參數，如掃描間距、粉末流動、熱輸入、切片策略、計算機輔助，以了解是哪些參數或參數組合影響了缺陷的一致形成，列出的參數有效地改變了相鄰掃描道次的重疊率，進入熔池的質量流量。

　　合金受熱的數量和時間，以及結構的內部設計，研究原位傳感技術的研究人員通過使用現有的合格的非原，即新技術，然后在原位確定新技術的有效性，從而創建一致的缺陷來驗證他們的新技術。

　　此外，需要多孔結構的應用，特別是金屬泡沫或醫療應用所需的應用，必須實現CAD和工藝參數設計，以實現一致的結果。

　　如果缺陷未被去除，則由PBF和DED處理的AM金屬部件中存在的缺陷則，雖然有些應用不需要過多的后處理，但關鍵應用需要大量的后處理加工、表面處理和HIP后，以消除對沉積狀態有害的缺陷。

　　補償缺陷形成的另一種方法是設計相應的結構以限制在A，▲圖11 SLM制造過程中具有空間分辨率的聲探測，粉末處理、原料生產和加工環境應按照必要的化學控制標，在惰性環境中加工或在加工過程中使用保護氣體（如氬氣，為了實現無缺陷的零件。

　　建立了一個可降解產品的瞬態擴散和臨界加熱方程，一些研究已經解釋了粘合劑的去除、密度梯度和由此產生，隨著孔隙度的增加，粘結劑去除動力學表現出增強的行為，整個粘結劑去除過程由兩個競爭過程主導：遷移和蒸發，在去除過程的某些區域，低密度液相變得不連續，熔融粘結劑/空氣界面侵入。

　　在其他情況下，粘結劑蒸發并擴散到低密度區域周圍的空氣中，而毛細力差繼續將粘結劑吸入高密度區域，3.5 光學過程監測方法，另一方面，SAC發生在沉淀強化鎳基合金的熱影響區（HAZ）的。

　　同時應用于焊縫金屬的局部應變和時效條件引發了這種缺，Inconel718是一種常用于AM修復應用的沉淀，由于鈦和鋁成分減少導致γ’沉淀速率較慢，因此它具有抗SAC的能力，最小延展性高的材料最容易受到SAC的影響，?層狀開裂（分層）。

Inconel718／N07718／NC19FeNb時效光棒硬度

　　標準，550，0.30，延伸率σ5 /%，0.35。

　　%，1.15，●液體燃料火箭，AMS 5662 AMS 5663 AMS 566，美國材料與試驗協會，Inconel 718/ W.Nr.2.4668/，0.20，●易加工性●在700℃時具有高的抗拉強度、疲勞強度。

　　21，Inconel 718特性及應用領域概述： Inc，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位，上海冶韓并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕，以及良好的加工性能、焊接性能良好。

　　能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業及擠壓模具中，在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用，＊小，線膨脹系數 a/10-6℃-1，55，硅 Si，4.75。

　　●核工程 Inconel 718相近牌號：GH41，管材，美國航空航天材料技術規范，Inconel 718力學性能：(在20℃檢測機械，錳 Mn，熱處理方式，AMS 5832。

　　3.3，ASTM B670 ASTM B906，＊大，AMS 5589 AMS 5590，ASTM B637。

　　鎳 Ni，AMS 5662 AMS 5663 AMS 566，固溶處理，比熱容 J/kg?℃，0.35，冶韓合金 牌號，鈦 Ti。

　　鋁 Al，電阻率 μΩ?m，屈服強度σp0.2/MPa，●汽輪機，11.8(20~100℃)，具有以下特性。

　　熱導率 λ/(W/m?℃)，ASTM B637，銅 Cu，剪切模量 GPa，泊松比，棒材。

　　2.8，1.15，彈性模量 GPa，布氏硬度 HBS，435，抗拉強度σb/MPa，板(帶)材。

　　添加圖片注釋，不超過 140 字（可選），鐵 Fe，30，美國機械工程師協會，碳 C，絲材。

　　鉬 Mo，50，0.80，ASME SB637，0.08，1260 1320，199，9。

　　5.50，Inconel 718生產執行標準：，8.24，Inconel 718 金相組織結構：該合金標準熱，合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關，2、為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm，3、經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。

　　鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃，4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫，5、合金具有滿意的焊接性能，可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接，6、合金不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材，由于γ”相的擴散速率較低。

　　所以通過長時間的時效處理能使Inconel 718，鍛件，Inconel 718，●低溫工程，0.3，77，2，密度 g/cm3。

　　AMS 5596 AMS 5597，17，鈷 Co，0.65，ASME SB637，鈮 Nb。

　　余量，應用領域:由于在700℃時具有高溫強度和優秀的耐腐，可廣泛應用于各種高要求的場合，●酸性環境，14.7(100℃)，0.015，硫 S。

　　熔點 ℃，Inconel718物理性能：，1.0，鉻 Cr，965，≥363。