热等静压与热处理调控SLM制备IN738高温合金的双相分布提升抗应力断裂性能

本研究发现热等静压（HIP）结合两步热处理（亚固溶+时效）可通过精准调控双峰γ′相分布与双碳化物（MC/M23C6）析出，显著提升SLM制备IN738合金在760°C/590MPa下的应力断裂寿命（达铸造合金133%），为航空航天领域增材制造高温部件性能优化提供新范式。

　　

显微结构

IN738样品在不同SLM参数条件下的顶视图OM图像如图3所示。其中采用230W激光功率和900mm/s扫描速度制备的样品显示出最小孔隙率且无检测到裂纹，表明达到了最佳致密化效果。在SLM样品中（图4a-b），可观察到光滑的熔合线和约67°相交的熔池，同时存在部分孔隙。同一样品的SEM图像（图4c-d）进一步凸显了其特征微观结构。

微观结构与缺陷的演化

IN738的SLM过程中，极高的冷却速率抑制了γ′相析出，导致快速凝固的微观结构由γ基体、丰富的MC碳化物以及晶内发育良好的柱状和胞状结构组成[18]。这种异质结构与SLM固有的强织构和残余应力相结合，为后续通过后处理进行微观结构调控提供了初始条件。图12展示了通过Thermo-Calc计算的平衡相图。

结论

本研究开发了一种结合HIP和优化热处理的系统策略，以改善SLM制备的IN738高温合金的高温应力断裂性能。主要结论如下：

• (1) HIP工艺有效消除了残余孔隙并促进了γ′相粗化，而后续的热处理诱导了稳定的双峰γ′结构。这种双尺度γ′分布实现了平衡的强化机制，贡献了33%的性能提升。