江苏大学：新型超高速增材制造技术制备高性能功能涂层！

 随着轴类零件向大型化发展，高沉积速率的增材制造（AM）工艺受到越来越多的关注。近二十年来，冷喷涂（CS）、激光辅助冷喷涂（LACS）、传统激光定向能量沉积（DED-LB）等高效涂层AM制备技术得到了广泛的研究和工业应用。DED-LB是一种典型的熔融态粉末沉积工艺，非常适合采用粉末材料同步进料的高性能高价值部件的涂层制造。然而，它难以制造几何形状极其复杂的零件，且通常小于2 m/min的扫描速度无法满足快速制造要求和大型部件的经济加工要求。超高速DED-LB（EHLDED）主要用于对旋转对称部件施加磨损和腐蚀保护，例如制动盘或液压缸的磨损和腐蚀保护。而对于非对称部件，考虑到激光扫描速度的极高移动速度，实现高效制造仍面临许多挑战。

研究表明，通过集成制造结合附加辅助工艺可以显著提高部件的致密度、微观结构和力学性能，从而引发应力转变和晶粒细化。但这些辅助技术需要额外的设备和集成系统，难以与EHLDED工艺耦合。激光重熔（LR）是一种传统的加工方法，通过二次激光扫描可以改善制备沉积物的表面粗糙度和微观结构。LR通常用于激光增材制造部件的后处理，以降低表面粗糙度、提高晶粒细化效果，并提高柱状晶向等轴晶转变的概率，形成空间异质结构。然而，在传统的DED中引入LR会导致细化程度有限，原因是光斑直径相对较大，会部分破坏柱状晶体的连续性，使得在层间实现层状粗/细异质结构变得具有挑战性。

超高速激光重熔（EHLR）已被提出用于改善孔隙率、微观组织和力学性能。EHLR可以消除元素偏析，平整表面并促进晶粒细化以解决微观组织不均匀性问题。一方面，该一体化工艺有望消除层间冶金缺陷，另一方面不会影响EHLDED的极高沉积效率。但EHLR影响微观组织特征演变的本质机制尚未见报道。因此，有必要阐明EHLR处理对微观组织改性和力学性能改善的影响。

江苏大学鲁金忠教授、罗开玉教授团队研究开发了一种新型超高速激光定向能量沉积与超高速激光重熔相结合的集成超高速增材制造技术（EHLDED-EHLR）。显著提高了晶粒细化和柱状至等轴状的转变，并有助于形成明显的空间异质结构。对EHLDED和EHLR工艺进行了温度场和凝固过程的联合模拟分析，研究了熔池动力学和微观组织演变的差异。