激光增材制造铜铬锆合金研究进展:成形行为、微观组织和综合性能(特邀)

铜铬锆(CuCrZr)作为沉淀硬化合金,以其良好的耐热性、耐腐蚀性以及优异的力学、电学和热学性能而被广泛应用于航空航天、核能化工等领域。然而,CuCrZr是当前激光增材制造(LAM)难成形材料之一,相关研究报道还很有限。本文综述了近年来激光粉末床熔融(L-PBF)制备CuCrZr合金的研究进展,重点探究了绿激光与近红外激光对成形质量的影响规律,分析了热处理及构建方向与微观组织、力学性能的内在联系,并研究了热处理对于电学、热学性能的强化机制。近红外激光制备样品的致密度波动范围大(95.5%~99.9%),绿激光制备样品的整体致密度较低但波动范围较小(96.5%~98.5%),工艺参数仍有优化空间。合金的微观组织和综合性能都存在各向异性,即沿水平方向的晶粒细小,沿垂直方向的晶粒为柱状晶粒。固溶处理会使合金的熔池边界消失并改变晶粒形态,时效处理导致合金产生沉淀并改变晶粒取向。500℃左右处理1~2 h的直接时效处理对力学性能的提升最大,时效处理通过降低位错密度、减少热残余应力和促进沉淀物的形成,显著增强了合金的力学性能。对电学、热学性能提升最大的热处理条件为950~1000℃的固溶退火处理1 h+500℃左右的时效硬化处理1~3 h,这是因为固溶退火+时效硬化处理降低了位错密度和残余应力,并产生了有益的沉淀物。本文总结了L-PBF制备CuCrZr合金的成形行为、微观组织和综合性能的研究进展,并对其研究前景和发展方向进行了展望。