增材制造不锈钢的疲劳性能研究

周宇豪

（西北工业大学材料学院，陕西 西安 710072）

1 增材制造AM 奥氏体不锈钢的研究现状

近年来，增材制造技术在金属材料制备领域得到了快速的发展。国内外报道了利用选区激光熔炼(Selective laser melting,SLM)制备出同时具有优良强度和韧性的316L 不锈钢。奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能与力学性能等特性，被广泛应用于核电、石油、化工等领域。但限于生产和加工工艺的限制，传统的制备方式工艺步骤复杂，生产周期长。而增材制造技术，如SLM可以直接快速制备出具有复杂三维形貌的工件，并可以调控微观组织，优化材料宏观性能，降低原材料成本的同时大大简化了制备流程。因此，增材制造技术在金属材料制备领域具有无可比拟的优势和广阔的应用前景。

2 增材制造AM 奥氏体不锈钢的分层异质结构

增材制造奥氏体不锈钢往往存在γ- 奥氏体和δ- 铁素体组织。由于增材制造的冷却速率较快，通过多次循环加热冷却，可以获得更精细的微观组织、较强的织构、较大的位错密度及产生较大的残余应力。近年来，人们利用增材制造组织调控的灵活性，制备出具有纳米析出物、位错胞、大/小角度晶界以及鱼鳞状凝固胞等分层异质结构/梯度材料，如图1 所示[1]。在变形过程中，凝固胞状结构可以作为位错的阻碍，类似于Hall-Petch 效应，精细的细胞导致非常高的强度，同时高密度的位错网也会阻碍位错运动，同时变形过程中产生的变形孪晶有助于提高延展性，使得增材制造奥氏体不锈钢的强度和韧性得到同时提高。……