图4 （a）施加的激光能量密度对DED-LB 12CrNi2Y合金钢的微观结构、相对密度和机械性能的影响 。 （b）用于维修的沉积态FeCrNiMnMoNbSi钢的沉淀演变和力学性能 。 （c） 300M合金钢基体上AerMet100钢覆层在不同区域的宏观组织和相变 ， 以及形成的热影响区 ， 与沉积过程中的热历史相对应 。 （d） 24CrNiMo钢在DED-LB过程中的组织演变和冷却速度分析 。
Liu等研究了超高强度300M钢的电火花放电 。 超高强度钢通常定义为屈服强度高于1380 MPa（200 ksi）的钢 。 与AISI 4340钢相比 ， 300M钢中的高硅含量提供了更高的淬透性深度、更高的固溶体硬化和更高的高温软化抗力 。 沉积态钢的微观结构由回火马氏体、残余奥氏体和精细分散的碳化物组成 。 还报告了热影响区（HAZ）的微观结构演变及其对与DED工艺相关的热循环的依赖性 ， 见图4c 。 还利用电火花沉积技术沉积24CrNiMo钢 。 采用实验观察和模拟来研究与模拟冷却速率和熔池区域温度分布相对应的微观结构转变机制（图4d） 。 晶粒形貌分析显示 ， 沿沉积物表面有一种强烈的<100>纹理的柱状晶粒 ， 并且在沉积物的大部分中具有随机的晶体取向 。 表面和大块微观结构之间的这种差异归因于电火花加工过程中固有的热循环 ， 从而导致回火效应 。
2.2.工具钢
据报道 ， 与DED-LB工艺相关的固有快速凝固过程和高热梯度会影响沉积材料的微观结构和机械性能 ， 尤其是在锻造工具钢的情况下 。 Park等人研究了激光能量密度对沉积态AISI H13和D2工具钢性能的影响 。 两种钢的平均显微硬度均随能量密度的增加而降低 。 这种现象可以通过二次枝晶臂间距的明显增加和CO形成导致的碳含量降低来解释 。 Baek等人报告了AISI H13和M2合金的DED-LB加工 。 观察到具有细胞状树枝状结构的精细微观结构 ， 提高了显微硬度 。 M2沉积样品的磨损性能优于含富铬碳化物的商业热处理D2钢 。 这可以解释为沉积态M2合金中碳化物含量高 。 Rahman等人研究了两种新型DED-LB高碳高速钢（HC HSS）的微观结构和力学性能——Febal-C-Cr-Mo-V和Febal?x-C-Cr-Mo-V-Wx 。 这两种钢的微观结构均由含有残余奥氏体的马氏体基体和一次、二次和共晶金属碳化物的枝晶间网络组成（图5a） 。 在含W合金的钢中观察到表面形成氧化层和更高的碳化物密度 ， 这导致耐磨性增强（图5a） 。 回火处理后的拉伸试验表明 ， 断裂表面具有脆性 。
图5 （a）DED-LB Febal-C-Cr-Mo-V（左上）和Febal?x-C-Cr-Mo-V-Wx（右上角）以及添加W对微观结构和耐磨性的影响 。 （b）沉积方法对DED-LB H13工具钢热历史和力学性能的影响 ， 以及沿构建方向的非均匀微观结构和力学性能 。 （c）沉积态M4和高耐磨钢（HWS）的磨痕形态和特征 。
Baek等研究了基板预热对AISI M4工具钢微观结构和力学性能的影响 。 结果表明 ， 通过提高基板预热温度 ， 冷却速度降低 ， 导致残余应力降低 ， 硬度增加 ， 但抗拉强度和冲击强度降低 。 Zhao等人研究了沉积方法对H13工具钢微观结构和力学性能的影响 。 结果表明 ， 由此产生的热循环直接受到沉积方法的影响 。 在连续沉积层之间增加时间间隔以及施加的激光功率的变化或两者的组合导致不同的热历史 ， 这导致微观结构和机械性能随沉积高度而变化（图5b） 。 图5c显示了沉积态M4和HWS钢上磨痕的磨损分析结果以及热处理前后的磨损特性 。 综上所述 ， 可以清楚地看出 ， DED-LB是制造工具钢的可行选择；然而 ， 加工参数显著影响部件的微观结构和机械性能 。 此外 ， 强烈建议进行后处理热处理 ， 以尽量减少残余应力 。
2.3不锈钢
不锈钢是铁基合金 ， 通常含有至少10.5 wt%的Cr ， 以形成具有优异耐腐蚀性的钝化表面层 。 此类合金广泛用于需要耐腐蚀性、强度和延展性组合的结构应用 。 一般来说 ， 不锈钢的AM加工因其高Cr含量而具有挑战性 。 在激光沉积过程中 ， 铬的高氧亲和力导致显著氧化 。 多项研究表明 ， 在DED过程中 ， 加工参数对不锈钢微观结构演变有很大影响 。 与非均匀重复逐层沉积过程相关的高热梯度、动态熔体池流动和快速凝固导致了独特的分层和非均匀微观结构 。 这种微观结构的特征是通过先前沉积层边界以不同方向外延生长柱状晶粒（图6a） 。 结果表明 ， 随着建造高度的增加 ， 热梯度和冷却速率降低 。 这导致晶粒结构粗化 。
图6 （a）316L不锈钢的微观结构演变和熔池几何特征以及对DED-LB中施加的激光能量的依赖性 。 （b）使用316L的DED-LB用于维修应用 。 获得的晶粒尺寸和构建高度与发展的单轴应变之间具有良好的拟合 。 （c）在通过电火花沉积的304L中 ， 水平和垂直构建方向的Nf循环后的晶粒形态和取向以及相应的裂纹扩展机制 。 （d）研究了沉积方式对冷却速率、垂直堆积高度和PACS的影响 ， 以及氧含量对DED-LB 316L不锈钢拉伸性能的影响 。
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