增材制造IN-939 的微觀結構,對瓦斯輪機表面粗糙度和機械性能起到了怎樣的作用？
增材制造 (AM) 是一種新興技術，其中元件由 AM 機器根據 3D 計算機輔助設計檔案逐層制造，增材制造能夠制造具有複雜特征的複雜結構，而傳統制造技術鑄造、鍛造或機加工無法做到這一點。
金屬粉末床熔融雷射束 (PBF-LB/M)是最發達的增材制造技術之一，在 PBF-LB/M 中，一層具有預定義層厚度的粉末在重塗機的幫助下沉積，使用雷射束選擇性地熔化感興趣的區域，熔化可以用不同的政策來完成，其中條帶掃描政策是常見的政策。
條紋掃描政策将橫截面積劃分為多個條紋，使用填充參數逐個合并每個條帶，掃描完所有條紋後，将實施輪廓掃描以降低表面粗糙度，在幾層上重複該過程，直到獲得所需的部分。
PBF-LB/M 提供了很高的設計自由度，并使具有新穎晶格結構和有機設計的輕量化産品成為可能，在航空航天應用中，鎳基高溫合金的最小壁厚約為 1.5 至 2.5 毫米，而在 PBF-LB/M 中，可以制造最小壁厚為 ~ 0.3 至 0.4 mm 的部件。
這使得 PBF-LB/M 元件對航空航天工業具有吸引力；然而，具有如此薄壁的部件的機械性能是未知的，導緻設計中的安全系數很高，竣工薄壁的表面粗糙度增加了複雜性，研究一直緻力于研究 FCC（面心立方）材料的薄壁效應，不鏽鋼 316L (SS316L) [ 4、13、14、15 ]和Hastelloy X ( HX )，研究 SS316L 在竣工狀态下的微觀結構和晶體結構，零件厚度從 0.2 到 3.0 毫米不等，建構角度為 30 度（有支撐）和 45 度（無支撐）。
3 mm 的拉伸性能與 5.72 mm 厚度的标準樣品相當，橫截面積的厚度是根據光學顯微鏡圖像測量的，僅考慮整體厚度并排除表面粗糙度， SS316L 在支柱直徑範圍為 0.25 至 5 mm 時的微觀結構-性能關系。
較厚支柱的優異拉伸性能歸因于促進孿生誘導塑性 (TWIP) 的強 <110> 紋理，與具有強 <100> 質地或弱 <110> 質地的較薄支柱相比，這導緻強度和延展性的更好組合，在 SS316L 薄支柱（0.25 毫米）上具有單晶狀微結構，<110> 紋理平行于建構方向，此處觀察到相同的效果，即孿生誘導塑性 (TWIP)，這導緻強度和延展性的良好結合。
使用 PBF-LB/M 制造了不同厚度（0.5、1 和 2 毫米）的沉澱強化高溫合金 (IN-939) 零件,這些零件是垂直建造的（90 度建造角度）和傾斜建造的（45 度建造角度）,在竣工和熱處理條件下分析織構,使用拉伸測試研究了經過熱處理的 IN-939 的機械響應。
基于通過光學顯微鏡和表面粗糙度測量獲得的真實厚度，對屈服強度的校正,在建造狀态和熱處理狀态下都發現了沿建造方向 (BD) 的強烈 <100> 紋理。這是由于沿 BD 的主要熱梯度。熱處理沒有引起整體質地的變化。
随着零件厚度的減小，<100> 紋理強度随着 45 度建構角的減小而減小。這是由于在具有不同結晶取向的下皮表面中部分熔化/燒結的粉末顆粒的貢獻,零件厚度的增加，體積中的<100>柱狀晶粒比下皮上的粉末顆粒相對更多,這導緻厚壁比薄壁具有更高的晶體結構強度。
在 45 度建構角的表皮處發現的具有随機晶體取向的小晶粒來自具有細晶粒的粉末顆粒，這些細晶粒在輪廓掃描期間被重新熔化。這些小晶粒在熱處理過程中經曆晶粒長大。
發現表面粗糙度随着零件厚度的增加而降低（對于 90 度建構角），反之亦然（對于 45 度建構角）,這是由于兩個建構角度的熱積累差異所緻,對于薄壁的 90 度建構角，熱量積累更高，導緻更多部分熔化/燒結的粉末顆粒附着在表面上,對于 45 度的建構角度，厚壁在下皮中具有高熱量積累以及粉末床的散熱不良，導緻下皮表面的表面粗糙度較高。
零件厚度為 0.5 mm 的微型試樣的屈服強度 (YS) 和極限拉伸強度 (UTS) 值低于零件厚度為 1 和 2 mm 的試樣。這是由于用卡尺（方法 1）測量體積厚度和表面粗糙度而導緻的承載面積被高估。
兩種真實厚度的校正方法：使用 LOM 圖像找到體積厚度（方法 2）和（b）使用表面粗糙度參數 S k 找到體積厚度（方法3 ）,與具有 1051 ± 11 MPa YS 的“标準”樣品的 YS 相比，方法 2 和方法 3 給出的 YS 值分别具有約 13 和 17 pct 的最大偏差。對于 UTS，與具有 1482 ± 9 MPa UTS 的“标準”試樣的 UTS 相比，方法 2 和方法 3 的最大偏差分别約為 5 和 21 pct。方法 2 (LOM) 似乎給出了最低的偏差和獲得校正應力的最佳方法。
