摘要：本研究通过协同双激光粉末床熔融（DL-PBF）与后热处理技术，解决了增材制造钨合金中未熔颗粒、熔合缺陷及裂纹问题，实现了创纪录的抗压强度（>3.4 GPa）和韧性（应变>69%）。双激光原位重熔与退火工艺使材料密度达99.84%，释放残余应力并促进γ相析出，形
本研究通过协同双激光粉末床熔融（DL-PBF）与后热处理技术，解决了增材制造钨合金中未熔颗粒、熔合缺陷及裂纹问题，实现了创纪录的抗压强度（>3.4 GPa）和韧性（应变>69%）。双激光原位重熔与退火工艺使材料密度达99.84%，释放残余应力并促进γ相析出，形成全等轴晶组织。具体机制包括：
1.双激光协同作用：第二束激光（功率350W）形成更深熔池（Δh>0）和更高温度（3950°C），增强熔体流动性与粉末熔融效率，消除层间未熔缺陷；2.高温自愈合：1500°C液相烧结促使Ni/Fe基低熔点相填充微裂纹，实现缺陷愈合；3.再结晶调控：1350°C预处理+1500°C热处理驱动奥斯特瓦尔德熟化，W晶粒球化（平均尺寸32.5μm），再结晶比例达67.1%，残余应力降低（KAM值从0.78°降至0.28°）。最终获得γ相（FCC_Ni-Fe，0.946%）弥散强化的BCC_W基体（99.054%），压缩性能远超传统工艺（强度提升170%，韧性提升374%）。该策略为高熔点脆性钨合金加工提供了新范式。创新方法解决的科学问题：
本文通过双激光原位重熔优化熔池动力学，结合液相烧结诱导裂纹自愈合及再结晶组织调控，攻克了LPBF制备高钨含量合金（98W-1.4Ni-0.6Fe）的裂纹敏感性与强韧性倒置难题。
图1：(a) 双激光诱导原位重熔工艺示意图；(b) 98W合金平衡凝固模拟结果；(c) 高温热处理方案设计；(d) 不同工艺下98W样品的相对密度。
图2：(a, b-b4) DL-PBF 98W样品微观结构；(c, d-d4) DL-PBF_1350°C_1460°C样品；(e, f-f4) DL-PBF_1350°C_1500°C样品；(g, h-h4) DL-PBF_1350°C_1550°C样品（b4/d4/f4/h4为局部放大图）。
图3：(a) 热处理前后98W样品的压缩应力-应变曲线及性能数据；(a1-a3) 压缩测试后样品形貌：(a1)铸态开裂，(a2)热处理态压扁，(a3)95W垫片压痕；(b) 传统与增材制造WHAs压缩性能对比[8-16]。
图4：(a-c) DL-PBF熔池形貌特征；(d) DL-PBF过程温度演化曲线；(d1,d2) 单/双激光PBF制备98W合金的微观结构对比。
图5：EBSD分析：(a-a4) DL-PBF 98W样品（织构、相分布、KAM图、再结晶比例）；(b-b4) DL-PBF_1350°C_1500°C样品（等轴晶、γ相析出、残余应力消除、再结晶演化）。
本研究通过创新性双激光粉末床熔融（DL-PBF）协同优化后热处理，成功制备出高密度（99.89%）、低残余应力的98W-1.4Ni-0.6Fe合金。核心结论如下：
1.工艺突破：•双激光原位重熔（激光间距0.2mm）提升熔池深度（Δh>0）与温度（3950°C），消除未熔颗粒与熔合缺陷；•1350°C预处理+1500°C/0.5h液相烧结实现微裂纹自愈合，孔隙率2.组织演化：•铸态柱状晶（//沉积方向）经热处理转变为全等轴晶（平均尺寸32.5μm）；•γ相（Ni-Fe-W）析出（0.946%），再结晶比例达67.1%，残余应力显著降低（KAM值↓64%）。3.性能飞跃：•抗压强度3420±132 MPa（较铸态↑174%），压缩应变69.77±0.26%（↑374%）；•性能超越传统烧结/增材钨合金（强度>2800 MPa，应变4.机制解析：•裂纹愈合：1500°C液相填充微裂纹；•韧化机制：γ相缓冲裂纹扩展，等轴晶粒抑制应力集中；•强化机制：W晶粒细化与γ相弥散强化。文献链接
Wei, C., Zhu, D., Xia, Z., Zhao, Z., Zhu, T., Tang, H., ... & Tang, J. (2025). Synergize dual-laser-induced in-situ remelting and high-temperature heat treatment to achieve extraordinary strength and toughness of additively manufactured tungsten heavy alloy. Materials Science & Engineering: A. https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148829
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来自：金属增材制造
长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源：江苏激光联盟