激光粉末床熔融成形IN718高温合金薄壁组织、缺陷及力学性能研究进展

摘要

IN718高温合金因其优异的抗氧化性和抗热腐蚀性、良好的疲劳性能、组织稳定性及安全可靠性等综合性能，广泛应用于航空航天、核工业等领域，是新一代先进航空发动机热端构件不可替代的材料之一。激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）技术作为近年来发展迅速的新型快速成形技术，突破传统成形技术和结构设计束缚，实现复杂薄壁构件的一步激光近净成形，展现出广阔的应用前景。然而在激光增材制造成形过程中，薄壁表面的激光输入能量较大，易出现翘曲变形和裂纹，严重影响其服役性能。针对以上问题，本工作概述LPBF技术的工作原理及研究动态，系统分析LPBF成形IN718高温合金薄壁的跨尺度微观组织演化特征及析出相演变行为，重点梳理缺陷萌生和扩展机制，从优化结构设计、激光成形工艺参数、合金成分等多方面对缺陷抑制进行归纳，分析探讨IN718高温合金薄壁室温与高温力学性能的强化机制。最后，总结LPBF成形高温合金薄壁存在严苛环境下关键性能不足等问题并展望未来发展方向，其中包括：建立适合高温合金薄壁的激光成形工艺数据库；研究LPBF成形高温合金薄壁凝固缺陷形成及调控新方法；优化高性能高温合金薄壁构件材料化学成分。

关键词

激光粉末床熔融 / IN718高温合金 / 薄壁构件 / 缺陷 / 力学性能

基金资助

广东省区域联合基金项目（2121B1515120028）; 国家重点研发计划项目（2024YFB3714502）; 国家自然科学基金（52130204,52174376）; 陕西省重点研发计划项目（2024GX-YBXM-220,2024CY-GJHX-29,2024GX-YBXM-400,2024GX-ZDCYL-03-03）; 国家先进稀有金属创新中心项目（2024ZG-GCZX-01(1)-01）; 宁波市科技计划项目（2025Z070）