《Materials Science and Engineering: A》：Comparative Study of Dot-Ring and Gaussian Beams on Epitaxial Grain Growth and Crack Suppression of DD6 Superalloy fabricated by laser powder bed fusion
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熔池宽度深度比与点阵环形激光束相关，其均匀能量分布提升熔池稳定性，促进柱状晶[001]织构生长，使DD6镍基合金抗拉强度提高20.1%至1205 MPa，延伸率提升46.15%至15.2%，并扩展工艺窗口。
吴博阳|高海瑞|黄远曦|李帅|陈志超|李伟|陈辉|魏青松
中国华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室，武汉430074
摘要
激光束的能量分布对激光粉末床熔融（LPBF）过程中熔池稳定性及缺陷形成机制具有重要影响。本研究使用高斯光束和点环光束（有时称为平顶激光）制备了DD6镍基超合金样品，以探讨激光能量分布对微观结构演变和力学性能的影响。结果表明，具有均匀能量分布的点环光束显著提高了熔池的宽深比，并增强了熔池稳定性。采用点环光束制备的样品表现出明显的[001]晶向织构，平均晶粒取向角为13.6°。由于缺陷较少且存在高角度晶界（HAGBs），这些样品的极限抗拉强度（UTS）达到1205 MPa，断裂伸长率为15.2%，相比使用高斯光束制备的样品，抗拉强度提高了20.1%，断裂伸长率提高了46.15%。拉伸断裂表面呈现脆性-韧性混合断裂模式。此外，采用点环光束显著扩展了工艺窗口，只要体积能量密度（VED）满足最低阈值，即可制备出高密度零件。本研究为高性能镍基超合金的LPBF加工提供了理论指导和实际参考。
章节摘录
引言
激光粉末床熔融（L-PBF）是一种先进的制造技术，它利用高能量密度的精细聚焦激光束选择性地熔化预先沉积的金属粉末，从而实现复杂3D零件的逐层制造[1]。熔池的高冷却速率促进了超细微观结构的形成，使得L-PBF制造的零件比传统制造工艺制造的零件具有更高的强度[2]、[3]、[4]、[5]。
尽管具有这些优势，
材料
本研究使用了粒径范围为15–53 μm的气雾化DD6超合金预合金粉末。这些粉末在中国辽宁省鞍山市工业化生产。粉末的化学成分通过电感耦合等离子体光学发射光谱仪（ICP-OES，Prodigy Plus，Leeman Labs Inc.，Hudson，美国）进行测定，结果列于表1中。
粉末的形态通过环境扫描电子显微镜进行了表征
微观结构表征
与激光焊接类似，LPBF过程中产生的熔融轨迹表面具有特征性的鱼鳞状图案。这些图案的尾部角度可以近似反映熔池流动行为。如图3a–3b所示，均匀（点环）激光能量分布的应用显著改善了熔池形态，使得熔融轨迹更加平滑连续，熔融流动更加稳定。具体来说，鱼鳞状图案的尾部角度减小了
结论
本研究使用高斯光束和点环光束通过L-PBF制备了DD6镍基定向凝固超合金样品，以探讨激光能量分布对微观结构演变和力学性能的影响。主要结论如下：
(1)点环光束产生的熔池更宽且更浅，宽深比更高，促进了外延柱状晶粒的生长和强烈的[001]晶向织构。相比之下，高斯光束则导致了
作者贡献声明
高海瑞：撰写 – 审稿与编辑，实验研究。吴博阳：撰写 – 原始草案，方法学设计，数据管理。陈辉：数据可视化，形式分析。李伟：监督，概念构思。魏青松：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取。黄远曦：资源协调，实验研究。陈志超：形式分析。李帅：数据可视化，软件开发，概念构思
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号52275333）的支持。作者感谢材料加工与模具技术国家重点实验室以及华中科技大学的分析与测试中心提供的支持。
