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316L不锈钢的线材和电弧增材制造...
功能梯度材料 (FGM) 的概念是为了开发高性能耐热材料而提出的，其中耐热陶瓷与金属混合[1]。FGM 是一类先进的异质材料，其成分和性能表现出可控的空间变化，从而导致其性能 (热/电导率、耐腐蚀、机械、生物化学等) 逐渐变化。FGM 背后的主要思想包括一种不能满足所有设计要求的材料和一种适用于特定位置和操作条件的不同材料。由于这种协同效应，FGM 可应用于不同领域，例如生物医学、汽车和航空航天、电子、光学、核应用、反应堆部件和能量转换 [2]。FGM 的特点是材料之间可以逐渐转变，也可以不连续/突然转变。对于突然转变（直接界面），部件会承受巨大的应力和化学不相容性。相反，连续/渐进的转变可以最大限度地减少这些问题，并改善界面处的机械性能 [3、4]。基于电弧的定向能量沉积（DED-arc），通常称为线材和电弧增材制造（WAAM），是制造 FGM 的一种很有价值的制造技术。使用配备多个独立线材送料器的机器可以轻松进行其生产，从而可以创建在多个方向上具有成分和性能梯度的部件。同时使用两根线材被称为双线和电弧增材制造 (T-WAAM)。尽管如此，在同一熔池中结合两种材料会带来令人困惑的挑战，包括可能形成不良的金属间化合物，这会降低可焊性/可打印性（例如，由于形成热裂纹和高硬度区域）并导致过早失效 [2]。此外，热膨胀系数不匹配、熔化温度差异以及溶解度不足都会导致开裂和脆化 [5]。每根焊丝不同的热物理性质也意味着确保零件无缺陷所需工艺参数存在显著差异。316L 不锈钢与 Inconel 625 的 FGM 用于化工厂、石油天然气和核工业应用。特别是在堆焊管道和阀门中，零件插入两种不同的环境中，需要不同的耐腐蚀和耐磨性（内部接触腐蚀性流体，例如含有高 CO2 和 H2S 的原油，外部接触大气 [6e8]）。尽管 Inconel 625 的这些性能更胜一筹，但在结构件的关键区域用不锈钢替代 Inconel 可以降低相关部件成本。两种合金的基质均为单个面心立方 (FCC) 相 (g)，主要合金元素为 Fe、Cr 和 Ni。根据工艺和制造策略，可能会出现一些问题，其中热裂纹尤为普遍。Shah 等人 [9] 使用激光定向能量沉积 (L-DED) 分析了工艺参数对 316 不锈钢到 Inconel 718 FGM 制造的影响。作者没有证明由激光诱导裂纹的证据
增材制造 316L 不锈钢：热处理对微观结构的影响
摘要 对采用激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 制备的 316L 不锈钢 (SS) 在经过应力消除 (SR)、固溶退火 (SA) 和热等静压 (HIP) 等各种热处理 (HT) 步骤后的微观结构和拉伸性能进行了表征。使用光学和扫描电子显微镜 (SEM) 分析了 HT 之前和之后的微观结构。进行了准静态单轴拉伸和硬度测试以测量机械性能。拉伸结果表明，与其他 HT 条件（即 SR、SA、HIP、SR+SA 和 SR+HIP）相比，非热处理 (NHT) 条件具有更高的强度但更低的延展性。通过采用两步 HT 条件（即 SR+SA 和 SR+HIP），与单个单步 HT 条件（即 SA 或 HIP）相比，拉伸性能没有显著变化。研究结果表明，除非需要进行 HIP 来最大限度地减少体积缺陷含量，否则 LP-DED 316L SS 不需要进行两步 HT。
激光粉末床熔合 AISI 316L 不锈钢的耐腐蚀性能及直接退火的影响
摘要：采用快速熔化和凝固的快速传热增材制造方法生产的合金零件与传统工艺制成的材料相比，具有不同的微观结构、特性和性能。本研究比较了采用粉末床熔合工艺制备的SS316L与冷轧SS316L的耐腐蚀和氧化性能。此外，对不锈钢表面氧化膜进行了全面评估，因为该膜对抗腐蚀和氧化性能的影响最大。研究了热处理对增材制造SS316L耐腐蚀和氧化性能的影响。SS316L具有由亚晶胞形成的微观结构，其中局部浓缩的合金元素形成稳定的钝化膜。因此，它比传统的冷轧材料具有更高的耐腐蚀和抗氧化性能。然而，已证实热处理会去除亚晶胞，从而导致耐腐蚀和氧化性能的下降。
使用掺铥光纤激光器 (DED-LB/P) 定向能量沉积在不锈钢基材上生成聚酰胺 12 涂层
摘要：由于其良好的材料特性（例如耐腐蚀、耐磨、生物相容性），聚酰胺 12（PA12）等热塑性材料因可用作金属部件上的功能涂层而备受关注。为确保涂层的空间分辨力并缩短工艺链，通过激光束（DED-LB/P）进行聚合物粉末的定向能量沉积是一种很有前途的方法。由于特征吸收带，在 DED-LB/P 装置中使用波长为 1.94 µ m 的铥光纤激光器进行研究，以在无需添加任何吸收添加剂的情况下在不锈钢基材上生成 PA12 涂层。通过红外热成像分析了能量密度和粉末质量流量的影响。此外，还通过差示扫描量热法、激光扫描显微镜、光学显微镜和交叉切割测试对涂层进行了表征。本研究结果首次证明了使用铥光纤激光器实现无吸收体 DED-LB/P 工艺的基本可行性。可实现孔隙率低、附着力好的 PA12 涂层。根据特定应用的要求，必须在 PA12 涂层的密度和表面质量之间进行权衡。使用红外热成像技术适用于现场检测因能量输入过多而导致的工艺不稳定性。
Dockweiler AG – 面向全球未来技术的创新型不锈钢管道系统和组件
• 国际制药和半导体行业的合作伙伴 • 单一来源的解决方案——从标准管道和组件到定制产品 • 密切的客户联系中的个性化工程和高水平服务 成功的微芯片、疫苗和先锋能源技术制造商有哪些共同点？他们的生产流程均依赖于 Dockweiler AG 提供的重要“组件”。 65 多年来，公司凭借其在全球的 8 家子公司和 50 多个销售合作伙伴，积累了广泛的技术型行业客户群。 Dockweiler（2021 年销售额：1.22 亿欧元）几十年来一直是半导体和制药行业的合作伙伴。这些传统业务领域正在快速增长。微电子、生命科学、新能源等新兴产业正在其环境中形成。多克韦勒 (Dockweiler) 及其 650 多名员工是国际上备受追捧的新技术开发联系人，其中约有一半员工在位于汉堡和柏林两大都市之间的诺伊施塔特-格莱沃 (梅克伦堡-前波莫瑞州) 工厂工作。对最先进洁净室生产的投资凭借高品质的不锈钢管道系统和组件，该集团公司为未来各种技术的工艺和生产可靠性做出了重要贡献。这是因为高度特定的系统通常运输敏感的气体或液体。多克韦勒 (Dockweiler) 凭借专门开发的 IO 焊接工艺和特殊的表面处理工艺等关键技术，在德国境外发挥着先锋作用。从全球活跃的 OEM 到供应商：Dockweiler 竭尽全力以最佳的产品质量不断满足高要求——在原型开发、批量生产和个性化制造以及所有服务中。其中的一个重要组成部分就是扩大洁净室生产能力。位于 Neustadt-Glewe 工厂的洁净室面积（ISO 4 级和 6 级）最近扩大到了 400 平方米。最新的 ASME-BPE 产品早已成为 Dockweiler 的标准。作为“德国品牌”，对于 Dockweiler 来说，重要的是产品组合符合国家和国际标准，并且可以通过证书来证明这一点。自 2016 年起，Dockweiler 已获得管道和配件的 ASME-BPE 认证。总部位于纽约的美国机械工程师学会（ASME）是制定制药行业技术指南和标准的最重要的国际组织。同时，也在此基础上对供应商的产品进行审核和认证。自从
层内孔隙率及相变对直接能量沉积增材制造316L不锈钢腐蚀疲劳的影响
摘要：使用线材的直接能量沉积 (DED) 工艺被认为是一种可以以可承受的成本生产大型部件的增材制造技术。然而，DED 工艺的高沉积速率通常伴随着较差的表面质量和固有的打印缺陷。这些缺陷会对疲劳耐久性和抗腐蚀疲劳性产生不利影响。本研究的目的是评估相变和打印缺陷对通过线材激光增材制造 (WLAM) 工艺生产的 316L 不锈钢腐蚀疲劳行为的关键影响。为了进行比较，研究了具有规则奥氏体微观结构的标准 AISI 316L 不锈钢作为对应合金。使用 X 射线微断层扫描 (CT) 分析的三维无损方法对打印缺陷的结构评估。通过光学和扫描电子显微镜评估微观结构，而通过循环动电位极化 (CCP) 分析和浸没试验评估一般电化学特性和腐蚀性能。使用旋转疲劳装置检查了在空气和模拟腐蚀环境中的疲劳耐久性。得到的结果清楚地表明，与 AISI 同类合金相比，WLAM 工艺生产的 316L 合金的腐蚀疲劳耐久性较差。这主要与 WLAM 合金的缺点有关，即具有双相微观结构（奥氏体基体和二次 delta-铁素体相）、钝化性降低以及层内孔隙率显著增加，而层内孔隙率是疲劳裂纹的应力增强因素。
不锈钢与低碳钢板的钨极气体保护焊综述
由于焊接电流会影响电极烧尽速度、熔合深度和焊件几何形状，因此它是电弧焊工艺中最重要的变量。焊道形状、焊接速度和焊接效率都受电流影响。由于直流电极负极 (DCEN)（正极性）产生更好的效果，因此电极正极 (DCEP) 上的焊接穿透深度和行进速度更大，并且它用于大多数 GTAW 焊接（反极性）。反极性允许电极尖端快速升温并在气体钨中降解。因为阳极比阴极升温更快。气体钨电弧焊中的较高电流会导致飞溅和工件损坏。同样，在气体钨电弧焊中，较低的电流设置会导致填充焊丝粘住。为了沉积等量的填充物，必须长时间施加高温。因此，对于较低的焊接电流，通常会看到更大的热影响区域。在固定电流模式下调整电压以保持电弧电流稳定 [3,4]。与其他焊接工艺相比，我们通常通过钨极惰性气体焊接实现无缺陷接头。让您更好地控制焊接，从而实现更快、更高质量的焊接。另一方面，GTAW 比大多数其他焊接方法复杂得多，难以跟踪，而且速度要慢得多。填充金属通常被使用，但是一些焊接（称为自熔焊或组合焊）不需要它。这种方法提供了竞争方法，例如焊接技术包括屏蔽金属电弧焊和气体金属电弧焊。
混合增材制造 420 不锈钢的超声波测绘
内布拉斯加大学林肯分校机械与材料工程系，内布拉斯加州林肯市，美国 通讯作者 – Joseph A. Turner，电子邮件 jaturner@unl.edu。注：Haitham Hadidi 的当前地址是沙特阿拉伯吉赞大学机械工程系，吉赞，吉赞 45142。摘要 金属混合增材制造 (AM) 工艺适合于制造可提高工程性能的复杂结构。混合 AM 可用于制造功能梯度材料，通过完全耦合的制造工艺和/或能源的协同组合，可在整个领域内产生微观结构和材料特性的变化。工程设计和制造空间的这种扩展对无损评估提出了挑战，包括评估无损测量对功能梯度的灵敏度。为了解决这个问题，使用线性超声测量来检测三种制造方法制成的 420 不锈钢试样：锻造、AM 和混合 AM（定向能量沉积 + 激光喷丸）。将波速、衰减和漫反射结果与试样沿构建/轴向的显微硬度测量值进行比较，同时使用微观结构图像进行定性验证。超声波测量结果与破坏性测量结果相得益彰，分辨率没有任何实质性损失。此外，超声波方法被证明可有效识别混合 AM 试样上的弹性特性和微观结构的梯度和循环性质。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样品高效且易于获取的无损表征方法的潜力，并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。
不锈钢 EN X3CrNiMo13-4 激光 DMD 最佳沉积速率的参数开发
摘要 激光直接金属沉积 (DMD) 已发展成为一种在现有材料上沉积涂层的制造工艺，并在复杂精密部件的增材制造 (AM) 中被证明具有优势。然而，必须仔细确定适当的工艺参数组合，以使这种方法在工业上经济可行。本研究旨在提高不锈钢 EN X3CrNiMo13-4 的激光 DMD 的生产率。据此，讨论了激光功率 P、扫描速度 v、粉末流速 ̇ m 和光斑直径 s 等主要激光工艺参数对轨道几何形状和堆积率的影响。进行回归分析以推导主要参数组合与沉积速率之间的相关性。结果显示，对于长宽比、稀释度和沉积速率的几何特性，线性回归相关性良好，R 2 >0.9。使用线性回归方程构建的加工图展示了与沉积速率、长宽比和稀释度相关的适当工艺参数选择。
比较316L不锈钢的不同添加剂制造方法
摘要：在增材制造（AM）中，技术和处理参数是确定给定材料样品特征的关键要素。为了区分这些变量的效果，我们使用了具有不同AM技术的相同AISI 316L不锈钢粉末。使用的技术是金属AM中最相关的技术，即具有高功率二极管激光器的直接激光沉积（DLD）和使用新颖的CO 2激光器，具有高功率二极管激光器和选择性激光熔点（SLM），这是一种尚未与此材料一起报道的新技术。所有样品的微观结构均显示出奥氏体和铁素体相，与两个SLM相比，它们对DLD技术更粗糙。纤维激光SLM样品的硬度最大，但其弯曲强度较低。在带有CO 2激光片的SLM中，孔隙率和缺乏熔化会减少断裂应变，但在某些堆积策略下，强度大于激光SLM样品中的强度。使用DLD制造的标本显示出比其余的更高的断裂应变，同时保持高强度值。在所有情况下，都观察到裂纹表面并确定断裂机制。使用归一化参数方法比较了处理条件，该方法也被用来解释观察到的微观结构。