沉淀硬化時效鋼由于具有耐腐蝕、強硬度高、耐磨損、韌性好且有良好成型性等獨特特性，是船舶產(chǎn)業(yè)，汽車工業(yè)，高端工模具、生物醫(yī)學(xué)等先進工業(yè)應(yīng)用中的頂級候選材料。為了促進新一代高質(zhì)量、難加工、多功能精密模具的快速成型及研發(fā)推廣，省科學(xué)院新材料研究所長期致力于激光3D打印沉淀硬化時效鋼的工藝開發(fā)及才控形控性等方面的研究。先進工模具的服役壽命和可靠性與其加工工藝、后處理方法及相應(yīng)機械性能密切相關(guān)。針對這一問題，省科學(xué)院新材料研究所聯(lián)合法國貝爾福-蒙貝利亞技術(shù)大學(xué)、特魯瓦工程技術(shù)大學(xué)首次報道了3D打印制備新型沉淀硬化鋼（CX鋼）中析出相的沉淀硬化行為，建立了3D打印CX鋼在不同熱處理狀態(tài)下的納米沉淀-微觀組織-宏觀性能間的關(guān)系，揭示了新型沉淀硬化不銹鋼材料優(yōu)異的使役行為，并就對其一系列問題發(fā)表了多篇高水平SCI收錄學(xué)術(shù)論文。

　　研究人員采用掃描電子顯微鏡（SEM），X射線衍射（XRD），電子背散射衍射（EBSD）和透射電子顯微鏡（TEM）對SLM CX沉淀硬化鋼在原始狀態(tài)和熱處理條件下的顯微組織沉淀分布和演變以及力學(xué)性能進行了系統(tǒng)研究。SLM CX不銹鋼主要由大量的細小馬氏體（α'-Fe相）組織和少量的奧氏體（γ-Fe相）組織組成。SLM CX試樣沿打印方向的擇優(yōu)晶體學(xué)取向為<111>方向。通過采用高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）及能量散射X射線譜儀（EDS）標定后發(fā)現(xiàn)，無論是原始狀態(tài)還是熱處理后的樣品均有大量位錯和納米棒狀β-NiAl沉淀物（7–30 nm）分布在低碳馬氏體中。經(jīng)過固溶時效熱處理后的SLM CX鋼硬度可達510 HV 0.2，其最大抗拉強度（UTS）也從打印制備后的1043 MPa增加到固溶時效熱處理后的1601 MPa。通過對工藝模型優(yōu)化、晶體學(xué)取向分析及沉淀硬化析出行為的系統(tǒng)性研究，為進一步開發(fā)并使用激光3D打印技術(shù)制備高強韌馬氏體沉淀硬化鋼奠定了豐富實踐和理論基礎(chǔ)，為大力推廣3D打印馬氏體沉淀硬化鋼在高端工模具中的應(yīng)用提供支持。

　　相關(guān)研究成果已在Journal of Materials Science & Technology，Materials Science and Engineering: A，Journal of Materials Science等知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。

　　該研究得到廣東省自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)院科技發(fā)展專項等項目支持。

　　相關(guān)連接：

　　[1] https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.09.031 

　　[2] https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139227

　　[3] https://doi.org/10.1007/s10853-020-04566-x

　　圖 1：激光3D打印CX鋼理論模型

　　圖 2：激光3D打印CX鋼試樣不同表面組織織構(gòu)及晶粒尺寸

　　圖 3：熱處理前后激光3D打印CX鋼試樣沉淀硬化析出行為、機械性能及隨形冷卻模具

　?。ㄊ】茖W(xué)院新材料所 閆星辰/撰稿）