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增材制造和传统制造的 304L 奥氏体不锈钢抗氢脆性能比较研究
奥氏体不锈钢 (ASS) 常用于敏感的氢气 (H) 存储、氢气基础设施以及运输应用，因为与铁素体钢相比，它们通常不太容易受到氢脆 (HE) 的影响。这是因为它们的扩散率较低，而氢的溶解度较高 [1-3]。氢脆描述了这样一种现象：材料的机械性能经常会突然发生灾难性的恶化（特别是在受到拉伸载荷时，由于拉伸延展性的丧失），这是由于酸性溶液中的环境氢和含氢气体 [4-8] 扩散到块体材料中造成的。与不易发生 HE 的热力学稳定 ASS（如 AISI 310S 型）相比，在仅含 8 – 10 wt% Ni 的亚稳态 ASS（如 AISI 304 型）中经常观察到严重的 HE，其中在变形过程中会形成应变诱导的 α ′马氏体 [9 – 11]。应变诱导的 α ′马氏体为 H 提供了快速扩散路径，导致 H 在微观结构的关键位置富集（如异质界面前方的微观机械高应力区域），从而导致 H 辅助开裂 [12, 13]。此外，由于凝固过程中的偏析或高冷却速度导致 δ 到 γ 的转变不完全，亚稳态 ASS 中可能会出现少量的 δ 铁素体。这可能会通过提供裂纹起始点来增加样品的 HE 敏感性 [14, 15]。
粉末范围 15-5PH
PowderRange 15-5PH 不锈钢是一种类似于 17-4PH 的马氏体沉淀/时效硬化不锈钢，具有更高的强度和硬度，以及出色的耐腐蚀性，最高可达 600°F (316°C)。它具有良好的制造特性，可以使用单步低温处理进行时效硬化，可以选择该处理来实现特定的强度和韧性组合。由于这种性能和 AM 易用性的平衡组合，15-5PH 不锈钢已用于各种增材制造应用，包括快速模具、几乎每个市场的功能组件和原型制作。
机器学习定制新型能源材料……
现有的用于激光增材制造 (LAM) 的商用粉末是为需要后热处理 (PHT) 的传统制造方法而设计的。LAM 独特的循环热历史会在沉积过程中对材料进行内在热处理 (IHT)，这为开发 LAM 定制新材料提供了机会。这项工作定制了一种新型 Fe-Ni-Ti-Al 马氏体时效钢，并借助机器学习利用 IHT 效应在 LAM 过程中原位形成大量沉淀物，而无需 PHT。钢中的快速沉淀动力学、定制的间歇沉积策略和 IHT 效应促进了 Ni 3 Ti 在高密度位错上的异质成核，从而在马氏体基体中原位沉淀。成品钢的抗拉强度达到 1538 MPa，均匀伸长率达到 8.1%，优于各种 LAM 加工的高强度钢。在当前主流的非原位 4D 打印中，3D 打印结构随时间的变化（即属性或功能变化）发生在部件形成之后。这项工作重点介绍了通过将随时间变化的沉淀硬化与 3D 几何成形同步集成而进行的原位 4D 打印，这显示出高能源效率和可持续性。这些发现为通过理解和利用 IHT-材料相互作用来开发 LAM 定制材料提供了见解。
粉末床熔合激光束制备的创新层级连续功能梯度材料的残余应力评估
显示出最高的拉伸应力，超过 800 MPa。Bodner 等人在 [33] 中报告了 Inconel 625 和 AISI 316L 的层内多材料结构中残余应力水平同样升高的情况。此外，图的上部区域显示拉伸应力从马氏体时效的左边缘开始，延伸到整个梯度区域，并在朝向 AISI 316L 区域的大约一半处减小，在试样的右边缘处发现应力减小到无应力区域。减小的
PowderRange 17-4 AR
PowderRange 17-4 AR 不锈钢是一种马氏体沉淀/时效硬化不锈钢，具有高强度和硬度，以及出色的耐腐蚀性，最高耐高温可达 600°F (316°C)。它具有良好的制造特性，可以通过单步低温处理进行时效硬化，可以选择该处理来实现特定的强度和韧性组合。由于这种性能和 AM 易用性的平衡组合，用于增材制造的 PowderRange 17-4 AR 已用于各种应用，包括几乎每个市场的快速模具功能组件和原型设计。
通过直接能量沉积制造的单道沉积物的特性获取自动化
摘要：金属增材制造工艺自诞生以来就得到了长足的发展，现代系统能够制造结构应用的部件。然而，要通过这些方法成功加工，需要进行大量实验，才能找到优化参数。在基于激光的工艺中，例如直接能量沉积，通常会沉积单道珠并进行分析，从而获得有关输入参数如何影响输出对基材的粘附等特性的信息。这些特性通常使用专门的软件从切割线珠的横截面获得的图像中确定。所提出的方法基于 Python 算法，使用 scikit-image 库和在 H13 工具钢上生产的 18Ni300 马氏体时效钢的光学显微镜成像，并计算 DED 生产的线珠的相关特性，例如轨道高度、宽度、渗透性、润湿性角度、基材上方和下方的横截面积和稀释比例。 18Ni300 马氏体时效钢沉积物的优化条件为：激光功率为 1550 W，进给速率为 12 g min −1，扫描速度为 12 mm s −1，保护气体流速为 25 L min −1，载气体流速为 4 L min −1，激光光斑直径为 2.1 mm。对于横截面焊道，计算其各自的高度、宽度和穿透力的误差分别为 2.71%、4.01% 和 9.35%；稀释比例计算的误差为 14.15%，基材上方面积的误差为 5.27%，基材下方面积的误差为 17.93%。处理一幅图像的平均计算时间为 12.7 秒。开发的方法是纯分段的，可以从机器学习实施中受益。
Tadashi Furuhara Web of Science 研究员 ID
【主要发表论文】 [1] T. Furuhara，Y.-J. Zhang，M. Sato，G. Mimamoto，M. Enoki，H. Ohtani，T. Uesugi，H. Numakura：“高强度钢的亚晶格合金设计-间隙和替代溶质纳米级聚集的应用-”，Scripta Materialia，223(2023)，115063 [2] T. Furuhara，Y.-J. Zhang，G. Miyamoto：“转变界面在先进高强度钢设计中的作用”，IOP会议系列：材料科学与工程，580(2019)，012005。 [3] X.-G.张，G. Miyamoto，Y. Toji，S. Nambu，T. Koseki，T. Furuhara：“Fe-2Mn-1.5Si-0.3C合金中马氏体回复奥氏体的取向”，材料学报，144（2018），601-612。
结构钛合金的“冶金学”：过去-现在-未来
关于日本结构钛 (Ti) 合金的研究和开发趋势，本文回顾了过去和现在的情况，并提出了我们对未来战略的想法。作为变形加工和微观结构控制的基本研究政策，有必要通过数据科学方法促进研究和开发的“回顾”，以确定不依赖于经验规则的最佳工艺条件和微观结构形成。此外，合金/微观结构/机械性能的优化设计作为一种“改变游戏规则的方法”，例如专注于非平衡相（马氏体、欧米茄相）或尚未开发用于结构部件应用的 Ti 合金中的杂质添加，被列为创新研究方向。与钢相比，钛的历史非常短，因此它仍然具有巨大的潜力。
基于激光的普通碳和低粉末床熔合...
查尔姆斯理工大学摘要：尽管激光粉末床熔合 (LB-PBF) 作为一种增材制造技术具有突出地位，但获准用于该工艺的合金数量仍然有限。在传统制造中，铁合金是最常见的合金组，主要由普通碳钢和低合金钢组成。然而，在 LB-PBF 中，铁合金的生产仅限于少数奥氏体/沉淀硬化不锈钢和工具钢。普通碳钢和低合金钢的缺乏源于碳在加工过程中的负面影响，这会促进成品材料内开裂缺陷的形成。因此，为了扩大 LB-PBF 的机会，必须了解如何加工这些含碳铁合金。本研究探讨了各种普通碳钢（0.06 至 1.1 wt.% C）和低合金钢（4130、4140、4340 和 8620）的 LB-PBF 加工性能和微观结构。微观结构分析发现，成品试样由回火马氏体组成，这种回火马氏体是由于 LB-PBF 过程中的初始快速冷却和随后的固有热处理而形成的。此外，在 C 含量≥0.75 wt.% 的合金中观察到残余奥氏体的存在，这是由于马氏体转变温度降低，导致冷却至室温时部分奥氏体未转变。就缺陷而言，成品试样内的孔隙率可能与所选的体积能量密度 (VED) 和合金的碳含量有关。在低 VED 下，试样含有与未熔合孔隙有关的大而不规则的孔隙，而在高 VED 下，试样含有与小孔隙有关的圆形中等大小的孔隙。就碳含量而言，发现增加碳量可减少低 VED 下的未熔合孔隙的数量，而增加高 VED 下的小孔隙的数量。未熔合孔隙的减少是由于熔池的润湿性和流动性改善，而小孔隙的增加是由于碳含量较高导致熔池深度增加。除了孔隙之外，在一些普通碳钢和低合金钢中还观察到冷裂纹，形成于硬度超过某些阈值的试样中：Fe-C 合金为 ≥425 HV，4140 合金为 >460 HV，4340 合金为 >500 HV。增加 VED 或激光功率会降低样品硬度，因为这两个因素都会增强 LB-PBF 的固有热处理。这意味着如果使用足够大的 VED 或激光功率，就可以避免（某些合金中的）开裂。碳含量还会影响成品样品的硬度，从而影响开裂敏感性，这一发现解释了为什么低碳合金（<0.43 wt.% C）在任何测试的 VED 下都不会出现开裂，而高碳合金（≥0.75 wt.% C）会在任何测试的 VED 下出现开裂。% C) 在每次测试的 VED 中都出现开裂。利用这些发现，建立了加工窗口，无需预热构建板即可生产出高密度 (>99.8%)、无缺陷的普通碳钢和低合金钢样品。