多单位联合阐述金属增材制造中的多尺度缺陷分类与控制

近日，来自香港理工大学、西北工业大学和香港中文大学联合提出了粉末基增材制造金属和合金中多尺度缺陷的分类，阐明了各种缺陷形成的潜在机制。讨论了原材料、几何设计、工艺参数或/和系统设置方面的关键因素的影响。总结了多尺度缺陷的破坏性和非破坏性检测方法。为了预测和进一步了解缺陷的形成，简要介绍了多尺度缺陷建模的当前进展。总结和讨论了每种缺陷对增材制造部件的拉伸性能和疲劳性能的影响。从材料、几何控制、工艺参数的原位操纵、后处理或合金设计和混合增材制造技术等方面阐述了每种缺陷的控制和缓解方法。最后讨论了有关多尺度缺陷的最新研究空白，并基于所描述的多尺度缺陷的3个方面提供了未来展望。该综述论文以Multi-scale defects in powder-based additively manufactured metals and alloys为题发表在Journal of Materials Science & Technology上。几何相关缺陷主要包括由宏观残余应力引起的部件变形和分层，而与表面完整性相关的缺陷则是由于阶梯效应、粉末部分熔化、球化效应和表面开裂而形成的。

在了解缺陷形成机理的基础上，提出了各种控制方法。对工艺参数进行深入优化，可以获得无裂纹和无孔的AMed零件。采用包括热处理或/和HIP在内的后处理可消除残余应力并修复内部孔隙和裂缝。添加适当的纳米颗粒可以细化晶粒结构并减少微裂纹和微偏析。将其他加工技术与增材制造（主要是DED）相结合的混合方法也可用于减少残余应力、细化晶粒和缓解微偏析。