在不變形或者退火的條件下，如何提高特殊晶界比例，一直是金屬材料領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。在磁控濺射制備的Al層中發(fā)現(xiàn)了大量的納米孿晶和9R相，并表現(xiàn)出較強(qiáng)的厚度依賴性。該薄膜材料具有大量的納米孿晶和晶界工程中特殊晶界比例高，從而產(chǎn)生機(jī)械強(qiáng)化效應(yīng)。

近日，南方科技大學(xué)白家鳴教授團(tuán)隊(duì)提出了一種有效的策略，通過(guò)引入TiC納米顆粒和LPBF增材制造工藝來(lái)制備具有納米孿晶強(qiáng)化效應(yīng)和特殊晶界比例高的TiC/316L不銹鋼復(fù)合材料。

該研究展示了一種基于TiC/316L不銹鋼(TiC/316LSS)復(fù)合材料設(shè)計(jì)的激光粉末床熔合(LPBF)過(guò)程中控制具有特殊晶界和納米孿晶的復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的新加工方案。此外，還提出了一種微觀機(jī)理。LPBF熱循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力導(dǎo)致非晶態(tài)TiC界面的梯度元素偏析產(chǎn)生了較低的層錯(cuò)能(SFE)，9R在低SFE的TiC界面形成并向納米孿晶轉(zhuǎn)變。非共格孿晶界的遷移再生了高比例的特殊晶界。在機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化激光功率、掃描速度和縫隙間距，解釋了TiC納米顆粒團(tuán)聚、晶粒細(xì)化和組織中特殊晶界的演變過(guò)程。結(jié)果表明，經(jīng)熱機(jī)械處理后的TiC/316LSS復(fù)合材料具有明顯改善的性能。復(fù)合材料具有較高比例的特殊晶界和納米孿晶，它們通過(guò)LPBF過(guò)程中產(chǎn)生的超細(xì)位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu)保持壁強(qiáng)化。在增材制造中，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的可預(yù)見(jiàn)性調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)控制。因此，通過(guò)優(yōu)化LPBF參數(shù)和偏析誘導(dǎo)設(shè)計(jì)，增材制造晶界工程(AM-GBE)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>