增材制造（additive manufacturing, AM）預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)高經(jīng)濟(jì)價(jià)值金屬材料生產(chǎn)的重大變化，浪費(fèi)創(chuàng)新和復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)。最大的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)與獨(dú)特添加劑制造和加工條件兼容的合金，保持材料性能足以應(yīng)對(duì)能源、空間和核應(yīng)用中的挑戰(zhàn)性環(huán)境。

　　鎳基高溫合金在高溫下具有優(yōu)異的機(jī)械性能，是制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、陸地天然氣渦輪件等高溫結(jié)構(gòu)部件的首選材料(SX)渦輪葉片。然而，許多鎳基高溫合金由于凝固而無(wú)法焊接γ′相的快速沉淀阻礙了熱應(yīng)力的松弛，導(dǎo)致應(yīng)變時(shí)效開(kāi)裂。而金屬的AM基本上，這是一個(gè)重復(fù)的焊接過(guò)程。候選材料通常是可焊合金。該合金不易受熔析開(kāi)裂或熱裂或固態(tài)應(yīng)力等液相開(kāi)裂機(jī)制的影響，如應(yīng)變及時(shí)性開(kāi)裂和延展性下降開(kāi)裂。因此，鎳基高溫合金的添加劑制造需要?jiǎng)?chuàng)新的合金設(shè)計(jì)。

　　圣巴巴拉分公司和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同開(kāi)發(fā)了一種高強(qiáng)度、抗缺陷的3D可打印CoNi基高溫合金的成分主要相同Co和Ni，以及少量Al、Cr、Ta激光熔化和W(SLM)熔化電子束(EBM)雖然仍有高體積分?jǐn)?shù)的技術(shù)打印無(wú)裂紋部件γ?相。由于溶質(zhì)在凝固過(guò)程中的低偏析γ?降低固溶溫度，CoNi基合金凝固后，可緩解開(kāi)裂，使其印刷和后處理超過(guò)1.1 Gpa在室溫下，強(qiáng)度和拉伸延展性大于13%。

　　相關(guān)研究成果A defect-resistant Co–Ni superalloy for 3D printing題目發(fā)表在Nature communication上。

　　圖1. 基于EBM和SLM增材制造的CoNi基高溫合金。

　　圖2. Bridgman鑄造、EBM和SLM印刷化學(xué)偏析后

　　圖3. 定量EPMA圖。EBM和SLM樣品XY平面微結(jié)構(gòu)EPMA元素組成圖。