核用鐵鉻鋁（FeCrAl）合金增材制造技術(shù)：綜述(2)
時(shí)間：2024-11-07 08:43 來源：長三角G60激光聯(lián)盟 作者：admin 閱讀：次
圖7.經(jīng)AM處理的FeCrAlY-0 wt.%TiC的TEM分析。(a)-(c)顆粒和相應(yīng)的EDS分析;(d)核殼粒子形成過程示意圖。
圖8.基于多物理場的L-PBF和DED過程計(jì)算分析。(a)-(d)熔池凝固的有限元模擬，顯示凝固溫度（Tsol）和凝固速率（Vsol）的差異。
圖9.平行（a）和垂直（b）于成型方向的L-PBF打印試樣的電子背散射衍射（EBSD）掃描圖及其紋理圖。
圖10.(a)橫向打印的316L樣品和(b, c)重新掃描后的316L樣品沿成型方向(BD)的EBSD 逆極圖和紋理圖，(b)代表重新掃描方向(RD)的樣品，(c)代表掃描方向(SD)的樣品。
圖11.L-DED制作的鐵鉻鋁樣品的高角度環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF STEM）顯微圖，顯示向外和向內(nèi)生長的氧化物。
已發(fā)表的有關(guān)鐵鉻鋁合金AM的研究，為了解這種生產(chǎn)工藝的前景和障礙及其微觀結(jié)構(gòu)屬性提供了深入的見解。在某些研究中，研究結(jié)果的差異是顯而易見的，尤其是在基于激光的 AM技術(shù)中納米氧化物的形成方面。總的來說，通過集體分析，科研人員得出后續(xù)的觀察結(jié)果和推論。公開文獻(xiàn)中關(guān)于通過AM路線制造鐵鉻鋁材料及其輻照響應(yīng)的研究有限，這表明在基于AM制造這些材料的制造科學(xué)方面存在大量深入研究的機(jī)會，來有效提高核應(yīng)用中的性能。可以從以下幾個(gè)關(guān)鍵方面進(jìn)行探索。
1.基于鐵鉻鋁的AM技術(shù)處于起步階段。大多數(shù)研究在該系統(tǒng)中采用了L-PBF和L-DED技術(shù)。目前的文獻(xiàn)表明，基于電子的增材制造技術(shù)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用還沒有達(dá)到同樣的程度。
2.通過AM制造的鐵鉻鋁的特性和性能在很大程度上取決于工藝參數(shù)，如激光功率、掃描策略以及打印過程中的腔室氣氛。特別是觀察到腔室氣氛在形成原位氧化物方面起著重要作用，而原位氧化物會影響制造部件的力學(xué)性能和抗輻照性能。
3.一些研究表明，與傳統(tǒng)制造的部件相比，AM制造的部件具有更好的抗氧化性能，這主要是由于在AM部件中形成了有利的氧化層。
4.雖然目前還沒有關(guān)于AM制造的鐵鉻鋁部件抗輻照性能的直接研究，但基于激光的焊接研究表明，在中子輻照下，AM制造的鐵鉻鋁部件具有良好的輻照響應(yīng)，這表明AM加工的鐵鉻鋁部件的輻照性能有望得到改善。
以上列舉的是文獻(xiàn)中的可用信息，但在鐵鉻鋁AM這一相對較新的領(lǐng)域中，還存在很大的差距，概述如下。
1.有限的鐵鉻鋁合金AM研究主要集中在適合核應(yīng)用的成分窗口之外的合金上，并指出AM 制造的鐵鉻鋁合金具有高度的各向異性；需要謹(jǐn)慎的成分控制；以及需要物理驅(qū)動的工藝優(yōu)化。
2.計(jì)算-實(shí)驗(yàn)方法有助于從根本上了解基于激光的AM制造的FeCrAl-ODS合金的加工-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，也為以較低成本制造性能更強(qiáng)、無裂紋和氣孔等缺陷的核反應(yīng)堆部件鋪平了道路。
3.需要對AM鐵鉻鋁合金在不同環(huán)境下的高溫抗氧化性進(jìn)行深入探討，以便更好地了解其潛在機(jī)理，而有關(guān)AM鐵鉻鋁合金在其他環(huán)境下抗氧化性的文獻(xiàn)資料非常稀少。
4.需要探索AM技術(shù)中原位氧化的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)氧化物納米顆粒在整個(gè)基體中的均勻分散。
5.在對AM制造的鐵鉻鋁合金進(jìn)行輻照研究方面存在較大研究空白，需要探索AM制造的鐵鉻鋁合金在核反應(yīng)堆部件中的應(yīng)用。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nme.2024.101702
(責(zé)任編輯：admin)
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