3D打印|一种用于3D打印的新型铝成形高温合金（1）( 四 ) 抗氧化|软件|机械|互联网医疗

对于每一种合金，采用了由几种几何形状组成的相同构建板配置。尺寸为10 × 10 × 10 mm3的立方体被印刷用于微观结构表征和氧化测试贴片的制备。尺寸为10 × 10 × 52 mm3的竖条被印刷出来，用于机械试件的加工。这些杆是由16个倒金字塔腿制造的，以方便从底板上拆卸。制作了直径3mm ，高度1mm的圆盘用于差示扫描量热法(DSC) 。打印涡轮叶片成形件，模拟工程部件的制造过程;在这个例子中，这些代表直升机发动机，这些高度为30毫米。
图1 (a-d)黑色和白色阈值光学显微图，显示CM247LC的裂纹与合金1-3的缺陷。 SEM显微照片显示了在CM247LC中观察到的(e)固态裂纹(f)凝固和(g)液化裂纹。

图2 CM247LC叶片样品XY、XZ平面的XCT切片及各平面的裂纹三维重建。孔隙度量化和三维重建显示孔隙度发生在CM247LC和合金2 。
2．3. 材料的表征
2.3.1 光学和扫描电子显微镜
采用光学显微镜对裂纹敏感性进行了评价。立方体样本在平行(称为XZ或YZ)和垂直(称为XY平面)到构建方向的平面上切片。因此，有了这个定义， XY平面的法线就是它的建造方向。对于XY平面，取中等高度的截面。裂纹的严重程度通过XY平面成像来确定;每个合金考虑5个图像。 ImageJ软件通过确定裂纹计数密度(裂纹/mm2)和裂纹长度密度(mm/mm2)来比较合金——注意，裂纹长度被定义为对应于每个裂纹上最大线长的卡尺直径。研究了喷印、热处理、在配备牛津仪器X-Max能量色散探测器和电子背散射衍射(EBSD)系统的蔡斯Merlin Gemini 2场发射枪扫描电子显微镜(FEG-SEM)中，利用背散射电子成像(BSE)和能量色散x射线光谱(EDX)对氧化条件进行了研究。采用10 kV加速电压和500pa探针电流采集EDX图。在3 V直流电下，用10%磷酸对样品进行电解蚀刻去除γ基体，观察γ′的大小、分布和形貌。
2.3.2 原子探针断层扫描(APT)
合金1和合金3立方体被切割成尺寸为10 × 1 × 1 mm3的矩形棱柱火柴棒使用Struers习惯-50 。在25%高氯酸和90%乙酸的溶液中，在25 V电压下，通过电化学抛光制备了用于原子探针分析的电极。在2%高氯酸和98%丁氧乙醇的溶液中，电压为20 V ，进行第二阶段抛光以最终完成尖端。采用Cameca LEAP 5000XR系统，检测率为52% ，激光波长为355nm 。样品在4 × 10?11托的超高真空室中低温冷却到50 K 。采用激光模式，脉冲频率为200Hz ，能量为50 pJ 。利用集成可视化分析软件(IVAS)对数据集进行重构。由于采用激光模式，晶体极不能用于更精确的空间标定。合金1和合金3的图像压缩因子(ICF)分别为1.65 ，初始盖面半径为35和25nm ，几何场因子分别为3.3和4.5 。在合金1和合金3的尖端，使用长方体的兴趣区域，轴线垂直于界面，分析了初生γ′析出相的γ - γ′界面。将这些体积分为0.5nm宽的桶，使用AtomprobeLab软件计算每个桶的组成，计算每个元素组成的误差。

图3 SE显微照片显示了(a) HT 1 (b) HT 2 (c) HT 3和(d) 1 (e) 2 (f) 3和(g) CM247LC在HT 3之后的2合金组织中γ′的晶粒内部。显微照片均在XZ平面上拍摄。 (h)合金1和(k)合金3的原子探针尖端的3D重建HT 3显示在γ′析出物周围的13.5at% Cr等表面，以及用于提取跨越γ - γ′界面的浓度剖面的长方体感兴趣的区域。 (i)合金1和(j)合金3的γ - γ′界面浓度分布如图所示。

图4 合金2在不同温度下的拉伸响应(a) ht1(超解)和(b) ht2(亚解) ，以及它们的总结(c)流动应力和(d)在整个温度范围内的延展性。
2.3.3 x射线计算机体层摄影术
涡轮叶片状样品的x射线计算机断层扫描采用定制的Nikon XTEK XTH 225kvp微聚焦CT系统，并配备2000 × 2000像素的PerkinElmer XRD 1621 CN14 HS探测器(PerkinElmerOptoelectronics Germany) 。为了检测L-PBF的微米尺度缺陷特征，采用电火花线切割技术对涡轮叶片顶部1mm的薄片进行了加工分析。对每个样本进行三次单独的XCT扫描，并将其连接在一起，以最大限度地提高整个长度的体素(体元或立方像素)分辨率。