球磨预处理调控激光定向能量沉积Inconel 718的微观组织与力学性能研究

为解决激光定向能量沉积（LDED）Inconel 718中脆性Laves相和气孔缺陷问题，研究人员通过球磨预处理粉末，显著抑制Laves相（从17.9 vol.%降至7.4 vol.%）并降低气孔率（0.6-1.14%→0.08-0.48%），同时提升抗拉强度（830→877 MPa）和延伸率（22%→27%）。该研究为优化增材制造镍基高温合金性能提供了新策略。

　　

镍基高温合金Inconel 718（IN718）因其优异的强度、抗氧化性和成本优势，广泛应用于航空发动机叶片等高温部件。然而，激光定向能量沉积（Laser Directed Energy Deposition, LDED）技术制造IN718时，面临两大难题：一是凝固末期Nb元素偏析形成脆性Laves相（一种有害金属间化合物），导致力学性能下降；二是空心粉末携带的气孔缺陷难以消除。传统高温均质化处理虽能减少Laves相，却会引发晶粒粗化等问题。如何在不牺牲材料特性的前提下调控缺陷，成为研究焦点。

针对这一挑战，中国研究人员提出创新方案——对气雾化（Gas Atomization, GA）粉末进行球磨预处理。通过行星式球磨机（200-400 rpm）处理粉末后，采用3 kW二极管激光器进行LDED制备，结合扫描电镜（SEM）、X射线断层扫描（X-CT）和拉伸测试系统分析性能。

Microstructure
球磨显著增加粉末表面粗糙度（200 rpm时Laves相降至7.4 vol.%），增强激光散射效应，扩大基板预热范围。但过度球磨（400 rpm）会导致熔池过热，反使Laves相回升至12.3 vol.%。

Mechanical Properties
200-300 rpm球磨速度下，抗拉强度提升至875-877 MPa（原830 MPa），延伸率从22%增至27%。气孔率因空心粉末内气体空腔压溃而大幅降低（最低0.08%）。

Conclusions
该研究证实球磨预处理通过调控熔池热场抑制Laves相，同时消除粉末固有气孔，为LDED-IN718的微观组织与性能优化提供了新思路。其意义在于：1）避免后处理导致的晶粒粗化；2）突破传统工艺对力学性能的限制；3）为其他合金增材制造粉末预处理提供参考。论文发表于《Journal of Alloys and Compounds》，作者Yanbing Guo等强调该方法兼具工艺简便性与性能提升潜力，是增材制造领域的重要技术突破。