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賓夕法尼亞州立大學的一位研究人員證明，3D打印的超級合金在常規加工的超合金中沒有表現出不良特性。超合金是能夠承受極端應力，高溫和高氧化環境的合金。它們在飛機發動機，燃氣和蒸汽渦輪機以及核反應堆系統的熱交換器中非常有用。

最受歡迎的高溫合金之一是鎳基鉻鎳鐵合金。與所有合金一樣，鉻鎳鐵合金易受動態應變時效（DSA）或高溫下高應變率引起的應力 - 應變曲線中的鋸齒的影響。許多不利的機械性能與DSA有關，包括低周疲勞壽命的降低和延展性的損失。基本上，當超級合金在600°+環境中承受很大的應變時會失去一些超強度。

引起DSA易感性的機制尚不完全清楚，但人們認為這個問題與“溶質氣體在基質中移動通過基質和第二相之間的相互作用有關?！辈灰械讲皇娣Ｄ悴幻靼祝驗檫@種冶金水平實際上是火箭科學。重要的是，賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程系助理教授艾莉森·比斯在指導研究時理解這一點。

“我們在高溫下看到了傳統加工的鉻鎳鐵合金 625中特有的鋸齒狀應力曲線，當材料上下變形時，流動應力會上下振蕩，”比斯說。 “這不是材料的理想行為，因為它可能導致早期破損和不可預測的行為?！?/p>

對于該研究，從3D打印的鉻鎳鐵合金625樣品和常規加工的鉻鎳鐵合金625板中提取圓柱形樣品，然后在室溫，600℃和700℃下進行單軸壓縮測試。 3D打印樣品使用基于激光的定向能量沉積（DED）生產。Beese說。 “我們想要了解這有助于我們在這兩種形式的鉻鎳鐵合金625之間看到的宏觀行為的差異，這兩種形式具有相同的元素組成，但是以不同的方式制造。我們能夠開發出對DSA起源的中觀理解，這在以前是缺失的?！?/p>

結果證明，不僅在于更好地理解導致DSA的潛在機制方面，而且在于它與添加制造材料和常規制造材料之間的微觀差異有關。由于更精細分散的顆粒和更理想的晶體結構，3D打印的鉻鎳鐵合金在高達700°的溫度下沒有顯示出動態應變時效的跡象，而常規的鉻鎳鐵合金在600°時顯示出動態應變時效。 鉻鎳鐵合金和其他超級合金由于其獨特的硬度而特別難以加工且成本高，因此通過3D打印減少加工量極大地提高了使用超合金制造部件的效率。