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【顶刊《Acta Materialia》：微柱压缩方法来研究增材制造合金塑性流动特性】
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摘要：凝固单元和高密度位错是增材制造合金的两个常见特征 ， 其使用激光粉末床熔合和定向能量沉积等技术进行处理 。 通过对使用激光粉末床熔合和定向能量沉积技术制造的奥氏体316L不锈钢（316L）和Inconel 718（IN718）合金进行微柱压缩试验 ， 体现他们两个对塑性性能（屈服强度、σy、加工硬化行为）的绝对性评估 ， 并将所得结果与大块样品的压缩和拉伸试验结果进行比较 。 虽然两种激光粉末床熔合合金都含有亚微米级晶胞 ， 其边界被位错网络分解 ， 但DED 316L由微米级晶界（其边界富含元素偏析）组成 ， 其中位错分布均匀 。 σy随柱尺寸的变化与由预应变镍制成的柱的变化相似 ， 但与微/纳米晶体合金柱的变化相反 。 具有和不具有单元边界的DED 316L柱的机械响应相似 。 这些观察表明 ， 位错的高密度（以网状方式排列或均匀分布）-而不是单元边界决定了增材制造合金的σy 。 柱体的应力-应变响应和在形变体样品上获得的透射电子显微照片表明 ， 位错网络显著增强了位错存储 ， 导致大直径激光粉末床熔合柱体的类块体形变行为和优异的加工硬化能力 。
成果的Graphical abstract
1.简介
增材制造金属和合金的微观结构 ， 特别是采用激光粉末床熔合和定向能量沉积等技术加工的金属和合金 ， 与采用铸造、轧制和锻造等方法传统制造的金属和合金是不同的[1-7
。 这些增材制造合金中最显著的显微结构特征是凝固单元结构 ， 这是合金在超高冷却速率下凝固过程中普遍存在的不平衡条件的直接结果[8-12
。
图0 增材制造（SLM）得到的三维组织图和表面形貌图
细胞结构对增材制造合金力学行为的确切作用仍在争议中 。 通常 ， 激光粉末床熔合和定向能量沉积合金的屈服强度（σy）远优于传统制造的相似物[26713-15
。 这种较高的强度通常归因于显微组织精制 ， 细胞大小被视为控制强度的微结构长度尺度 ， 并以与晶粒大小相同的方式处理[13-16
。 然而 ， 最近的研究表明 ， 这种情况不太可能发生 ， 因为细胞边界 ， 同时提供了对滑动位错的抵抗[17
， 可能无法像晶界那样完全阻止它们（因为相邻细胞之间的错误取向很低[18
） 。
图0-1 组织形成图
这场争论的另一个方面是 ， 增材制造合金的σy是否由细胞结构或者在合金中的固有特色——高密度位错控制 。 另一个由于元素偏析对细胞边界的强化作用可能有限[13 ， 19
， 有人认为增材制造合金的优越σy是由于它们中存在的位错密度高而导致的森林硬化[19-24
， 然而 ， 很难理解细胞边界和位错网络在装饰细胞边界中的单独作用 ， 因为大多数关于该主题的研究都是在细胞边界和错位网络重叠的激光粉末床熔合样品上进行的[13 ， 17 ， 19 ， 20 ， 25
。 （为了区分“细胞边界”和“位错网络” ， 本文中的细胞边界指的是仅具有元素偏析且没有高密度位错的原生晶格的边界[8
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