γ’相镍基高温合金的高强度主要来源于有序的γ’ Ni3(Al,Ti)沉淀相。根据合金中γ’相的含量，这些合金可分为低、中、高γ’合金。高γ’相合金通常用于制造需要在700℃以上温度下工作的涡轮叶片、涡轮盘等关键部件。然而，这些合金在PBF-LB过程中容易出现裂纹等缺陷，这主要归因于其复杂的化学成分和微观结构。
部分图表
图3. A、B）镍基高温合金在高温下的机械性能与Al和Ti含量的关系。C）根据Al和Ti的含量，它们的可焊性。所有显示的属性都是针对传统制造，不是通过PBF-LB制造。
图6. 能量密度VED与裂纹密度关系。
图7. 激光功率、扫描速度与裂纹密度关系。
图12. 化学改性对CM247LC开裂影响的显微照片。
图13.化学改性对IN738（LC）开裂敏感性影响。
表3. 其他γ′相镍基高温合金改性研究。
表4. 添加到传统γ′镍基高温合金中的添加剂。
5. 新开发的用于熔融增材制造的γ′镍基高温合金。
图15。四种最常用的PBF-LBγ′镍基高温合金的屈服强度、极限强度和伸长率。
论文信息Laser powder bed fusion of difficult-to-print γ′ Ni-based superalloys: a review of processing approaches, properties, and remaining challengesAuthor: Pablo D. Enrique,Tatevik Minasyan,Ehsan Toyserkanidoi.org/10.1016/j.addma.2025.104811
裂纹形成
在PBF-LB过程中，γ’相镍基高温合金容易形成多种裂纹，包括凝固裂纹、液化裂纹、应变时效裂纹和韧性下降裂纹。这些裂纹的形成与合金的化学成分、工艺参数以及热处理过程密切相关。例如，合金中Al和Ti的含量会影响其焊接性和裂纹敏感性。
缺陷控制
为了减少裂纹等缺陷的形成，研究人员通过优化工艺参数（如激光功率、扫描速度、层厚等）、合金改性（如调整微量元素含量）以及热处理（如热等静压、固溶处理和时效处理）等方法进行了大量研究。这些研究表明，通过综合应用这些方法，可以有效提高γ’相镍基高温合金的打印质量。
工艺参数优化
研究表明，降低激光功率、提高扫描速度以及减小层厚和光斑间距等工艺参数调整，有助于减少裂纹的形成。此外，采用脉冲激光源和特定的扫描策略也可以进一步改善打印质量。
合金改性
通过调整合金中的微量元素含量，如降低Hf、B、Zr等元素的含量，或添加适量的Si、C等元素，可以改善合金的打印性能。同时，开发专门针对AM工艺设计的新合金也是当前的研究热点之一。
“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析
”
热处理是改善PBF-LB打印γ’相镍基高温合金性能的重要手段。通过固溶处理和时效处理，可以消除打印过程中形成的缺陷，并优化合金的微观结构和力学性能。此外，热等静压技术也被广泛应用于裂纹的愈合和微观结构的致密化。
性能对比与展望
与传统铸造和锻造工艺相比，PBF-LB打印的γ’相镍基高温合金在低温下的拉伸性能通常更优，但在高温下的强度和韧性则有待提高。未来的研究应重点关注如何通过合金设计、工艺优化和热处理等手段，进一步提升这些合金的高温性能，以满足航空航天和能源等领域对高性能材料的需求。
来源
增材研究 l
难打印γ’相镍基高温合金的PBF-LB最新进展
l 谷专栏 l
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