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揭示定向能量沉积 316L+WC 分级复合材料与氧化铝的复杂磨损序列
图 2：(a) 316L+20%WC 复合材料的 SEM 显微照片。部分溶解的 WC 碳化物（亮圆圈）均匀分散在增强基质中。(b) (a) 的特写视图，显示了部分溶解的 WC 碳化物（浅灰色）的紧邻区域以及由凝固碳化物组成的网络。(c) (a) 的另一个特写视图，重点关注熔池和 HAZ 之间的过渡及其各自的凝固碳化物。
增材制造指南 — 设计 — 定向能量沉积 1
定向能量沉积 (DED) 描述了一类增材制造 (AM) 工艺，其中聚焦热能用于在沉积材料时熔化材料，这在指南 F3187 中有详细描述，并提供了除既定工艺之外的额外制造选项。DED 有可能减少制造时间和成本，并提高零件功能性。通常，DED 用于处理金属原料以执行以下任务之一：制造净形状和近净形状零件、在常规加工的零件上制造特征、进行表面改性（包覆）以防止磨损和腐蚀，或通过向破损或磨损的零件添加金属来修复金属零件。DED 工艺根据几个维度而有所不同，包括原料类型（线材或粉末）、能量源（激光、电子束、电弧、等离子）、能量源数量和机器架构。一些实施方案包括减材工艺，以将零件和特征加工成最终尺寸。一些实施方案利用一个或多个实时传感器来监控各种性能指标，例如熔池温度或尺寸。从业者了解传统的、长期存在的制造工艺（例如切割、连接和成型工艺，例如通过机械加工、焊接或铸造）的优势和劣势，并在设计阶段和选择制造工艺时给予适当的考虑。就 DED 和 AM 而言，设计和制造工程师的经验通常有限。没有与传统工艺相关的限制，DED 的使用为设计师和制造商提供了高度的自由度，这需要了解该工艺的可能性和局限性。本设计指南通过提供有关 DED 零件和特征的典型特征的信息、对这些特征基于工艺的原因的见解以及对工艺能力和局限性的理解，为不同的 DED 技术提供指导。这些信息和理解应该为设计师提供指导，他们可以利用这些指导来利用 DED 功能、绕过限制进行设计并避免工艺缺点。本文件扩展了 ISO/ASTM 52910（通用设计指南），并补充了金属和聚合物材料的粉末床熔合设计指南（ISO/ASTM 52911-1 和 -2），以及正在开发的其他工艺特定设计指南。此外，它专门针对 F3187 指南中的通用 DED 描述并以此为基础。
工艺参数变化对激光定向能量沉积吹粉法 Inconel 718 薄壁微观结构的影响
在 Inconel 718 的激光定向能量沉积 (L-DED) 中，所制造部件的微观结构在很大程度上取决于所应用的工艺参数和由此产生的凝固条件。大量研究表明，工艺参数沉积速度和激光功率对微观结构特性（如枝晶形态和偏析行为）有重大影响。本研究调查了当线质量（从而导致的层高）保持不变时，这些工艺参数的变化如何影响微观结构和硬度。这使得能够对使用相同层数但工艺参数截然不同制造的几何相似样品进行微观结构比较。这种方法的好处是，所有样品的几何边界条件几乎相同，例如特定于层的构建高度和导热横截面。对于微观结构分析，应用了扫描电子显微镜和能量色散 X 射线光谱，并以定量方式评估结果。沿堆积方向测量了微观结构特征，包括一次枝晶臂间距、沉淀 Laves 相的分数和形态以及空间分辨的化学成分。使用半经验模型，根据一次枝晶臂间距计算发生的冷却速率。应用了其他研究人员使用的三种不同模型，并评估了它们对 L-DED 的适用性。最后，进行了显微硬度测量，以对材料机械性能的影响进行基线评估。
PBF（粉末床熔合）和DED（定向能量...
混合增材制造 (AM) 是指两种金属 AM 技术的组合：粉末床熔合 (PBF) 材料沉积和定向能量沉积 (DED) 附加构建。本研究重点研究了混合 AM 生产过程中 PBF 和 DED 相对沉积方向的不同特性。将混合 AM 制备的样品（即混合样品）的特性与 PBF 或 DED 制备的样品的特性进行了比较。PBF 沉积物的微观结构以铁素体为主，局部可观察到非常细小的残余奥氏体。相反，DED 沉积物的微观结构中均匀形成板条马氏体和残余奥氏体。两种过程中微观结构的不同归因于冷却速度的差异。在 DED 沉积物中，由于残余奥氏体分数高，显微硬度显著降低。然而，在混合样品中，由于长期沉积的时效热处理，HAZ 中的显微硬度迅速增加。 PBF和DED样品的主要磨损机制分别是氧化磨损和塑性变形。
定向能量沉积在工具钢上增材制造钴基合金
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高分辨率3D应变和定向映射在定向能量沉积激光添加生产的Superaloy
激光添加剂制造（LAM）的工业化受到不良微观结构和高剩余应力的挑战，这些应力源自快速，复杂的固化过程。对控制变形模式的无损评估至关重要。在这里，我们使用深色场X射线显微镜（DFXM）来绘制3D地下的刻度内方向和应变变化，整个在定向能量沉积镍超合金中的表面上破裂的晶粒。DFXM结果揭示了在局部取向和晶格菌株方面具有高度异质的3D微结构。谷物包含≈5µm大小的细胞，具有交替应变态，高达5×10-3，方向差异<0.5°。将DFXM结果与电子反向散射的衍射测量结果进行了比较，从其截止谷物的截止晶粒进行了比较。我们讨论了LAM期间的微观结构发展，从而合理化了从加工过程中极端热梯度的变形图案的发展以及溶质分离的易感性。
粉末床融合与定向能量沉积
添加剂制造（AM）研究已经大幅增长，其应用程序从医疗部门到汽车不等。，由于其温度升高，因此对航空航天部门引起了极大的兴趣。组件是使用两个最常见的金属AM工艺制造的，激光粉末床融合（L-PBF）和激光定向能量沉积（L-DED）。比较了两个过程之间的微观结构和机械性能并对比，表明尽管这些过程从根本上是基于相同的物理现象，但过程之间的规模差异使它们无法直接可比。因此，必须在特定的应用程序和过程中执行合金设计和处理窗口开发。
镍基高温合金定向能量沉积中驼峰诱发开裂的现场相关观察
定向能量沉积 (DED) 是一种很有前途的增材制造修复技术；然而，DED 易在薄壁部分产生表面波纹（驼峰），这会增加残余应力和裂纹敏感性，并降低疲劳性能。目前，由于缺乏具有高时空分辨率的操作监测方法，DED 中的裂纹形成机制尚不十分清楚。在这里，我们使用在线相干成像 (ICI) 来光学监测表面拓扑并原位检测开裂，结合同步加速器 X 射线成像来观察表面下裂纹的愈合和扩展。ICI 首次实现离轴对准（相对于激光器 24 ◦），从而能够集成到 DED 机器中，而无需更改激光传输光学系统。我们使用单元件 MEMS 扫描仪和定制校准板，实现了 ICI 测量值和激光束位置之间的横向（< 10 µ m）和深度（< 3 µ m）精确配准。 ICI 表面拓扑结构通过相应的射线照片（相关性 > 0.93）进行验证，直接跟踪表面粗糙度和波纹度。我们故意在镍基高温合金 CM247LC 的薄壁结构中植入隆起，在表面凹陷处局部诱发开裂。使用 ICI 现场观察到小至 7 µ m 的裂纹开口，包括亚表面信号。通过量化隆起和开裂，我们证明 ICI 是一种可行的现场裂纹检测工具。
适用于电弧定向能量沉积的先进银微合金化铝合金的微观结构和力学性能
实施电弧定向能量沉积需要开发新型、工艺适应性强的高性能铝合金。然而，传统的高强度合金难以加工，因为它们容易产生热裂纹。基于 Al-Mg-Zn 的交叉合金结合了良好的可加工性和人工时效后的良好机械性能。在这里，我们提出了一种使用 Ag 微合金化进一步改善 Al-Mg-Zn 交叉合金机械性能的努力。在样品中没有观察到裂纹和少量孔隙。微观结构以细小和球状晶粒为主，晶粒尺寸为 26.6 l m。晶粒结构基本上没有纹理，包含细小的微观偏析区，偏析缝厚度为 3-5 微米。经热处理后，这些微观偏析区溶解，并形成 T 相沉淀物，这通过衍射实验得到澄清。该沉淀反应导致显微硬度为 155 HV0.1，屈服强度分别为 391.3 MPa 和 418.6 MPa，极限拉伸强度分别为 452.7 MPa 和 529.4 MPa，横向和纵向断裂应变分别为 3.4% 和 4.4%。所得结果表明，可以使用新开发的铝交叉合金通过电弧直接能量沉积制造高负荷结构。