3d打印聚变钢取得进展

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近期,中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所在3D打印中国抗中子辐照钢(简称“CLAM钢”)研究方面取得新进展。研究人员采用热等静压结合调质热处理方法,解决了3D打印材料中存在的微缺陷及各向异性问题,获得了高强韧性的3D打印CLAM钢,相关成果发表在国际期刊Journal of Nuclear Materials上。


3D打印技术在制备小型化复杂构件方面具有独特优势。CLAM钢是核能安全所团队牵头研发的具有自主知识产权的中国抗中子辐照钢,可用于聚变堆、聚变裂变混合堆和裂变铅基堆等先进核能系统。此前,核能安全所团队已利用选区激光熔化技术实现了CLAM钢聚变堆包层第一壁样件的3D打印。但由于3D打印具有层积成型的特点,成型后的材料存在力学性能各向异性以及较多微缺陷,强韧性是性能短板,可对材料的服役安全性产生严重影响。


为解决这一问题,研究人员采用热等静压(HIP)结合调质热处理方法对3D打印的CLAM钢进行处理。结果表明,在HIP的1150℃高温及150MPa高压作用下,实现了3D打印材料各向异性的消除,以及熔合不良等微缺陷的塑性变形弥合。同时,结合调质热处理获得了回火马氏体组织,实现了材料强度和韧性的良好匹配。研究结果为3D打印高性能部件提供了重要的材料支撑和技术保障。

该研究得到国家重点基础研究发展计划、中科院百人计划、国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等的资助。
文章链接
3d打印聚变钢取得进展3d打印聚变钢取得进展 3D打印CLAM钢在不同方向拉伸性能及HIP与调质处理前后组织TEM图像


网友评论:
除了热等静压和回火马氏体我知道是个什么以外没一个看懂的
字拆开我都能念出来
意思是增材打印出来的钢材再拿去调质处理?
我已经提前搓了一发Jai Hind进来……
150MPa,告辞
D32钢

—— 来自 Xiaomi Mi Note 2, Android 8.0.0上的 v1.3.2.2-debug
可以理解成为这种钢材的生产需要一个核电站么?


不是很理解这是想干嘛……SLM完了再做HIP,确实可以消除各向异性和微缺陷,但SLM的优点都被干掉了啊。
3D打印成的型也被HIP压变了,还得再做机加精修,SLM的位错胞状结构也不知道还在不在了……

不过Journal of nuclear materials的金属方向论文通常不在第一梯队,这个水平的工作也差不多是这个杂志的档次。
我去看看论文再来补评论。

看完了,作为一篇金属研究论文,文章确实一般,拉伸曲线里最下面那两条是他们HIP以后的结果,塑性的提高是牺牲强度换的。CLAM钢、SLM和HIP也都不是什么全新的东西,无非是被他们组合到了一起而已。
不过这个结果倒是可能在实际应用中有一定作用,很多实用的工作由于没有理论上的创新,并不适合发论文,但并不影响材料本身的价值。


关键词"材料强度和韧性的良好匹配"

第一壁材料主要问题是中子辐照后缺陷
如果天生带缺陷且各向异性,寿命就成问题

调质以后各向异性没了,微缺陷也没了,就等于极大提高了中子辐照下寿命

我猜是这个原因

至于具体的机械参数,反而并不是特别重要

快速打印、激光打印、双面打印、连续打印


这玩意属于RAFM,低活铁素体/马氏体钢,如果单纯的铸造的话是不会有SLM留下的缺陷和各向异性的。
他的Introduction也说了,做SLM的目的是因为可以快速精密成型成复杂构件而不用机加工,而如果把SLM打印的复杂构件拿去HIP,常规形状的锭子不要紧,精密构件是会在HIP中变形的。
也就是说他为了利用SLM的优点而用了SLM,却又为了解决SLM的缺点用HIP把SLM的优点搞没了……工作做的比较丰富,表征做的也不错,但是也仅限于此了,是Journal of nuclear materials金属方面论文的水平。

至于强度和韧性的良好匹配,现在做金属力学性能的几乎所有人都在这么讲……单从性能看,我不觉得他的强韧性匹配的多么良好。我虽然不熟悉CLAM钢的性能,但自称良好匹配,起码得和文献中类似体系的材料进行比较才对,论文里并没有。
一般来说,我看不懂主贴也能看懂回帖。

但……现在我连回帖也看不懂了

—— 来自 OPPO PCCM00, Android 9上的 v2.1.2
谁能把主贴和回帖都翻译下

国内slm的方向和欧洲主流搞直接成型的思路不太一样,当年北航做的就是钛件slm烧出毛胚再加工,最大的优点就是降低了成本,尤其是模具成本
s1竟然有材料学业内人士可以交流
这就是我爱s1如此之深的原因,处处都有可能出现面子和我看不懂的东西。

----发送自 Sony G8441,Android 9