《Acta Materialia》：固态相变开裂敏感的马氏体时效不锈钢的激光粉末床熔融

高强度钢（HSS）在增材制造（AM）领域有着广泛的应用前景，但目前研究和应用较多的是经典的沉淀硬化不锈钢17-4PH和马氏体时效钢18Ni-300，而高强度钢却鲜有报道。与大多数易产生裂纹的铝和镍合金不同，钢在制造过程中会发生多次相变，这使得其内部裂纹的控制更加困难。自2010年以来，定制化高强度钢因其优异的耐腐蚀性而受到学术界和工业界的青睐，它可以在无需使用有毒的保护涂层（如镉和铬）的情况下，实现绿色可持续制造。

AM合金中的热裂纹（也称为热撕裂）通常是由于凝固结束时的分配诱导液膜所致，其固相线温度低于周围材料。在之前的AM工作中，已经提出了几种缓解热裂纹的方法。但是对热裂纹敏感的钢，这些方法仍然存在问题。因为现代高速钢（主要是马氏体时效等级）经历了多次相变，通过实验手段获取凝固后的元素分配信息十分复杂，这一问题阻碍了通过合金设计来消除热裂纹的可能性。

华东理工大学孙彬涵教授等以C465合金为例，尝试使用激光粉末床熔融（LPBF）技术制备C465。实验结果表明，该合金在LPBF过程中极易产生热裂纹。作者分析了在解决高强度马氏体时效钢中的热裂纹时需要考虑的复杂性和重要因素。首先介绍了AM制件材料中热裂纹的严重程度，以及几种现有热裂纹消除方法的局限性，然后通过将TiN颗粒引入前驱体钢粉末中，成功获得了无裂纹的试样。此外，还详细研究和讨论了TiN对组织和拉伸性能的影响。这项工作不仅有助于高强度马氏体时效钢AM制备，还可为任何在生产过程中经历快速凝固相变的合金提供指导。

相关研究成果以题为“Laser powder bed fusion of crack-susceptible stainless maraging steel undergoing solid-state phase transformations”发表在金属顶刊《Acta Materialia》上。