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Chen Y, Wang X, Li D, et al. Experimental characterization and strengthening mechanism of process-structure-property of selective laser melted 316 L[J]. Materials Characterization, 2023, 198: 112753.
Chen, Yefeng, et al. "Experimental characterization and strengthening mechanism of process-structure-property of selective laser melted 316 L." Materials Characterization 198 (2023): 112753.
Chen, Y., Wang, X., Li, D., Zhou, D., Jiang, Y., Yang, X., ... & Gong, J. (2023). Experimental characterization and strengthening mechanism of process-structure-property of selective laser melted 316 L. Materials Characterization, 198, 112753.
背景简介
选区激光熔化（Selective laser melting, SLM）技术因具备直接成型、近净成型等能力，正逐渐被应用于工业领域。316L不锈钢具有良好的塑性和可加工性，是SLM应用中常见的材料。为了消除SLM成型过程中产生的较大残余应力，通常会对成型的结构进行热处理。在热处理过程中，SLM 316L内部的微观组织，如位错密度、亚结构尺寸、晶粒形态均会发生改变，导致拉伸性能发生变化。研究热处理对微观组织和拉伸性能的影响，对调控SLM 316L拉伸性能、消除残余应力等工作具有指导意义。
目前针对热处理对SLM 316L微观组织和拉伸性能影响的研究具有窄温域、纯定性、单因素等局限性，缺乏一定的科学性和理论性。因此，如何建立宽温域下，多种强化因素耦合的定量关系，对个性化调整SLM 316L拉伸性能具有指导意义。
成果介绍
（1）研究了SLM 316L在550-1150℃范围内，热处理对其拉伸性能的影响。随着热处理温度的升高，屈服强度逐渐降低，应变强化更加明显。此外，相较于竖直建造的试样，水平建造的试样具有更高的屈服强度和较低的断后伸长率（图1）。
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图1 经过不同温度热处理后SLM 316L的常温拉伸曲线：(a)水平建造；(b)竖直建造
（2）随着热处理温度的升高，SLM 316L的微观组织发生明显的变化。晶粒逐渐等轴化、小角度晶界比例逐渐降低、胞状亚结构逐渐粗化至消失、熔池边界逐渐消失（图2）。
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图2 不同温度热处理后SLM 316L的微观组织
（3）随着热处理温度的升高，SLM 316L内部的小角度晶界比例逐渐降低、晶粒尺寸逐渐增大、胞状亚结构尺寸逐渐升高、纳米氧化物直径逐渐增大。
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图3 微观结构演化规律：(a)小角度晶界比例；(b)晶粒等效直径；(c)胞状亚结构尺寸；(d)纳米氧化物直径
（4）基于以上对强化因素的微观表征，通过耦合晶界强化、纳米氧化物强化、胞状亚结构强化、缺陷劣化等强化因素，建立微观组织与屈服强度之间的量化关系。结果表明，建立的量化关系具有较强的适用性和较高的预测精确性（图4）。
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图4 耦合所有强化因素和劣化因素后的预测值与实验值对比：(a)水平建造；(b)竖直建造
致谢
该研究工作得到了江苏省高校自然科学研究重大项目（20KJA460002）、江苏省普通高校科学研究项目（20KJB430011）、爱尔兰科学基金会I-Form先进制造研究中心的支持。本文通讯作者：王小威，巩建鸣（南京工业大学）。
本期小编：陈野风（整理）
彭亚伟（整理）
杨逸璠（校对）
程 航（审核）
闵 琳（发布）
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