近期，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室丁雨田教授团队在激光增材制造镍基高温合金的孪晶界调控研究中再次取得重要进展，并以题为“Fine grains with high-density annealing twins and precipitates inducing favorable strength and excellent plasticity in laser powder bed fusion-fabricated Inconel 718 via deep cryogenic and heat treatments”发表在材料科学领域TOP期刊《Journal of Materials Science & Technology》上（中科院一区，IF:10.9）。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，天水师范学院机电与汽车工程学院和镍钴共伴生资源开发与综合利用全国重点实验室为合作单位；博士研究生刘博为第一作者，丁雨田教授为通讯作者。论文连接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.11.030

团队前期研究发现，基于增材制造的独特初始组织特征，利用“AM+直接晶界工程”策略可有效激活丰富的退火孪晶界面，协同提高镍基高温合金力学性能和耐腐蚀性能。然而，由于成形过程反复的热循环和层间停留导致初始残余内应力和储存能分布并不均匀，且亚结构界面处的微偏析会阻碍再结晶成核和晶界的有效迁移。因此，激活丰富孪晶界需要更高的退火温度或更长的退火时间，但其结果导致不均匀再结晶和晶粒粗大，影响合金的综合力学性能。同时，沉淀强化型镍基高温合金经过传统热处理后往往由于沉淀相的析出导致强-塑失配。因此，需针对增材制造独特初始组织特征，如何获得更小、更均匀的再结晶晶粒，同时引入高密度退火孪晶，是协同提升激光增材制造镍基高温合金强度和塑性关键。

基于此，课题组进一步提出“AM+深过冷”新策略，即在沉积态合金中借助深过冷引入更多均匀的内应力（储能），为随后的再结晶过程提供高的驱动力，以在细小均匀的晶粒中构筑“孪晶+γ″+γ'”组织，并与“AM+直接晶界工程”合金作对比。研究发现，细小晶粒尺度下高密度退火孪晶复合组织可有效减少位错滑移自由程，导致拉伸过程中不同界面与位错的交互作用更为频繁，从而诱导形成大量的层错、L-C位错锁、纳米一次变形孪晶和二次孪晶等额外的强韧化组织，产生了独特的加工硬化行为，有助于维持高应变硬化率并抑制塑性不稳定性。

上述研究基于“AM+”策略，利用激光增材制造材料独特的多尺度组织特征开展孪晶界的精准调控工作，不仅为解决传统热处理导致激光增材制造合金强-塑失配提供了新途径，同时为应用激光增材制造技术开发新材料提供了新思路，有望应用于不同增材制造零部件的性能要求、遴选以及回收再利用等制造环节。研究工作得到了甘肃省高校产业支撑计划（2023CYZC-28）、甘肃省科技重大专项（22ZD6GA008）、甘肃省重点研发计划（22YF7GA156）等项目资助。（撰稿：刘博，审核：石玗）