核用鐵鉻鋁（FeCrAl）合金增材制造技術：綜述(2)
時間：2024-11-07 08:43 來源：長三角G60激光聯盟 作者：admin 閱讀：次
圖7.經AM處理的FeCrAlY-0 wt.%TiC的TEM分析。(a)-(c)顆粒和相應的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形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF STEM）顯微圖，顯示向外和向內生長的氧化物。
已發表的有關鐵鉻鋁合金AM的研究，為了解這種生產工藝的前景和障礙及其微觀結構屬性提供了深入的見解。在某些研究中，研究結果的差異是顯而易見的，尤其是在基于激光的 AM技術中納米氧化物的形成方面。總的來說，通過集體分析，科研人員得出后續的觀察結果和推論。公開文獻中關于通過AM路線制造鐵鉻鋁材料及其輻照響應的研究有限，這表明在基于AM制造這些材料的制造科學方面存在大量深入研究的機會，來有效提高核應用中的性能。可以從以下幾個關鍵方面進行探索。
1.基于鐵鉻鋁的AM技術處于起步階段。大多數研究在該系統中采用了L-PBF和L-DED技術。目前的文獻表明，基于電子的增材制造技術在該系統中的應用還沒有達到同樣的程度。
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，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性能和抗輻照性能。
3.一些研究表明，與傳統制造的部件相比，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，這表明AM加工的鐵鉻鋁部件的輻照性能有望得到改善。
以上列舉的是文獻中的可用信息，但在鐵鉻鋁AM這一相對較新的領域中，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；需要謹慎的成分控制；以及需要物理驅動的工藝優化。
2.計算-實驗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-結構-性能關系，也為以較低成本制造性能更強、無裂紋和氣孔等缺陷的核反應堆部件鋪平了道路。
3.需要對AM鐵鉻鋁合金在不同環境下的高溫抗氧化性進行深入探討，以便更好地了解其潛在機理，而有關AM鐵鉻鋁合金在其他環境下抗氧化性的文獻資料非常稀少。
4.需要探索AM技術中原位氧化的優勢，實現氧化物納米顆粒在整個基體中的均勻分散。
5.在對AM制造的鐵鉻鋁合金進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堆部件中的應用。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nme.2024.101702
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