圣巴巴拉大學(xué)和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的抗缺陷鈷鎳高溫合金，可通過(guò)選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）進(jìn)行加工，可發(fā)生無(wú)裂紋的組件。凝結(jié)過(guò)程中溶質(zhì)的低偏析下降了液體介導(dǎo)的開裂敏感性，下降的γ固溶溫度可在凝結(jié)完成后緩解開裂。室溫拉伸試驗(yàn)表明，與現(xiàn)在正在研究增材制造的其他Ni基高溫合金相比，CoNi基高溫合金具有超卓的延展性和強(qiáng)度的組合。這項(xiàng)研究結(jié)果已宣布在《天然》雜志上。

金屬增材制作范疇中更堅(jiān)硬的材料，有望在多種行業(yè)中得到更廣泛的使用，研究人員特別提到了航空航天范疇，但是高強(qiáng)度和高耐熱合金也可以在各種軍事項(xiàng)目中使用。此外，在將增材制作作為一種工業(yè)解決方案，以及比照減材制作選項(xiàng)進(jìn)行市場(chǎng)營(yíng)銷時(shí)，更牢靠的合金很有用。

這種新型合金的規(guī)劃是為了解決金屬AM工藝中的一個(gè)常見缺陷，即當(dāng)加熱的金屬反復(fù)加熱和冷卻，構(gòu)建物體時(shí)，會(huì)發(fā)生裂紋。焊接合金一般用于抵消這些應(yīng)力，但存在諸如應(yīng)變時(shí)效和延性浸入裂紋等問(wèn)題。當(dāng)對(duì)焊接的金屬進(jìn)行熱處理時(shí)，或許當(dāng)熱處理導(dǎo)致在半冷卻的金屬中形成小的裂紋時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。

研究人員挑選了一種鎳基合金，由于它在高應(yīng)力，高溫環(huán)境中體現(xiàn)杰出，比如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，強(qiáng)度更高的根據(jù)鎳的合金更難以焊接，因而不適合用于增材制造。焊接高強(qiáng)度合金的困難來(lái)自合金中以不同速率冷卻的各種微量金屬，因而增加了結(jié)構(gòu)受損的風(fēng)險(xiǎn)。

研究人員通過(guò)引進(jìn)鈷元素來(lái)制造一種合金，這種合金具有與鎳基超級(jí)合金相同的特性，可是運(yùn)用鈷顆粒進(jìn)行冷卻可下降裂紋的變化，然后解決了這一問(wèn)題。研究人員聲稱：“咱們的辦法表明，基于CoNi的超級(jí)合金成分空間為使用AM的潛力開發(fā)超級(jí)合金提供了機(jī)會(huì)。

這種說(shuō)法已用他們的數(shù)據(jù)證明。實(shí)驗(yàn)成果表明，SLM和電子束熔融定制的超合金粉末可發(fā)生高強(qiáng)度物體，而無(wú)需進(jìn)行后處理和熱處理，就可以增強(qiáng)零件強(qiáng)度；他們飽嘗住了實(shí)踐的檢驗(yàn)。

這種合金還顯示出更均勻的晶粒結(jié)構(gòu)，更有助于進(jìn)步強(qiáng)度。