圣塔芭芭拉大學和橡樹嶺國家實驗室的研究人員發現了一種新的抗缺陷鈷鎳超合金。他們的結果發表在《自然》雜志 上。

金屬增材制造領域中更堅固的材料有望在一系列行業中得到更大的應用。這些研究人員指出了航空航天，但是高強度和高耐熱合金也可以部署在各種軍事應用中。此外，在將增材制造作為一種工業解決方案以及減法制造選項進行營銷時，更可靠的合金很有用。

這種新合金旨在解決金屬AM工藝中的一個常見缺陷，當加熱的金屬反復加熱和冷卻以形成物體時，會產生裂紋。焊接合金通常用于抵消這些應力，但是當對焊接金屬進行熱處理時，或者當熱處理導致半冷卻金屬中形成小裂紋時，就會出現諸如應變時效和延性浸入裂紋等問題。

研究人員之所以選擇鎳基合金，是因為它在飛機發動機等高應力，高溫環境中表現良好。但是，更堅固的鎳基合金更難焊接，因此不適合AM應用。焊接高強度合金的困難來自合金中以不同速率冷卻的各種微量金屬，因此增加了結構受損的機會。

 

與EBM CM 24733和SLM IN738LC57相比，在印刷和HIP + SHT +時效條件下，在eBM和f SLM材料在室溫下準靜態拉伸測試的應力-應變曲線。印刷后的b，c，g，h和d，e，i，j HIP + SHT +老化條件下的b–e EBM樣品和g–j SLM樣品的SEM斷層圖顯示了在所有情況下均指示韌性斷裂的特征標本。較高的放大倍數圖像是在每個斷裂面的中心附近拍攝的。b，d的比例尺為1毫米。g，i的比例尺為2 mm。c，e，h，j的比例尺為5μm。

研究人員通過引入鈷來制造一種合金，該合金具有與鎳超合金相同的特性，但是使用鈷顆粒進行冷卻，從而減少了裂紋的變化，從而解決了這一問題。研究人員聲稱：“我們的方法表明，基于CoNi的超級合金成分空間為開發可以利用AM潛力的超級合金提供了機會。”

這種說法證明了他們的證據。試驗顯示，SLM和電子束熔化定制的超合金粉末可產生高強度物體。無需進行后處理熱處理即可增強零件強度;他們經受住了測試的壓力。該合金還顯示出更均勻的晶粒結構，這再次有助于提高強度。