阿贡国家实验室研究揭示3D打印钢材在核应用中的潜力与差异

近期，阿贡国家实验室的两项研究深入探讨了增材制造(3D打印)钢材与传统锻造钢材在成分与性能上的一致性，为3D打印钢材在核工业的应用提供了重要参考。研究聚焦于316H不锈钢和709合金两种材料，通过X射线衍射和电子显微镜等先进技术，揭示了3D打印钢材的微观结构特征及其对热处理的独特反应。

3D打印技术，尤其是激光粉末床熔合(LPBF)工艺，为复杂不锈钢零件的生产提供了高效且设计灵活的新途径。然而，该工艺可能在钢材微观结构中引入缺陷，影响其性能。阿贡国家实验室的研究人员利用LPBF技术打印了316H和709合金样品，并详细比较了它们与锻造钢材的差异。研究发现，3D打印钢材中的纳米氧化物等缺陷对其热处理性能有显著影响，导致打印钢材与锻造钢材在热处理反应上存在差异。

阿贡国家实验室材料科学家斯里尼瓦斯·阿迪亚·曼特里表示：“我们的研究结果将为增材制造钢材的定制热处理技术的发展提供参考。”研究还显示，通过适当的热处理，可以修复和强化3D打印钢材，提升其力学性能，如拉伸强度和抗蠕变性。这对于核工业而言至关重要，因为材料需要在极端条件下保持稳定。另一位材料科学家张轩强调：“APS提供的高光子通量使我们能够实时跟踪位错恢复过程中微观结构的演变。”