近日，资料基因组工程钻研院王淑娟课题组在增材造作不锈钢钻研领域获得沉要进展，钻研成就以“A novel age-hardenable austenitic stainless steel with superb printability”为题颁发在《Acta Materialia》期刊。本工作与上海交通大学合作实现，两个单元为共同通讯。

在现代造作业中，3D打印技术因其极高的设计矫捷性、近净成形能力和简化供给链蹬着势，已经成为推动技术创新和实现产业可持续发展的战术技术。然而，打印过程中复杂的热汗青和急剧凝固个性时时导致在资猜中产生热裂纹，这极大地限度了增材造作技术的的推广和利用。沉淀硬化型奥氏体不锈钢（PH ASS）因其高强度和优异的耐侵蚀性，在航空航天、核能和化工等领域有着宽泛的利用远景。然而，这类合金在打印过程中极易出现热裂纹，重要是由于其凝固温度领域宽、元素偏析严沉，以及在凝固末期形成低熔点液相薄膜或液相与固相之间的孔隙，这些结构在复杂的扰爪力作用下容易开裂。传统步骤通常通过削减溶质偏析或推进柱状晶向等轴晶转变的步骤来缓解这一问题，但这些步骤往往以就义合金的强度或打印窗口为价值。

王淑娟课题组与上海交通大学合作选取与传统方式相反的战术，在不锈钢的打印过程中加强溶质偏析，出格是提高强偏析元素Ti的含量，在粉末床熔融（LPBF）增材造作中实现了新型γ'强化奥氏体不锈钢（Fe_bal.Ni₂₉Cr₁₇Ti_6.5Al₅,at.%）的近无缺点造备，成功开发了拥有优异打印机能的新型沉淀硬化不锈钢，打印资料无热裂纹且室温力学机能可实现大领域可控，拉伸屈服强度可调领域为300 MPa至1460 MPa，均匀延长率可调领域为59.5%至7.6%（Acta Materialia283 (2025) 120547；授权发现专利：CN202410427541.6）。这重要是由于打印过程中加强的溶质偏析在胞壁/枝晶间推进了类包晶反映，形成摩尔体积较大的多相结构，这不仅有效填充了奥氏体枝晶间隙，还在原始资猜中形成了多尺度异质结构（图1）。因而，资料在打印过程中并没有形成热裂纹，反而展示了宽幅的LPBF高质量造备窗口（致密度度均高于99.9 %）。该钻研批注，借助增材造作过程中非平衡凝固个性实现的溶质原子偏析工程，能够提供多种凝固或相变蹊径，从而有效缓解传统高强合金中的热裂纹问题。与此同时，凝固反映形成的多种沉淀相与打印过程中天生的位错组织共同组成多尺度异质结构，该结构在变形过程中可能通过产生变形梯度，推进多种变形机造的协同作用，从而实现优异的可打印机能和拉伸机能（图2）。

这项钻研不仅为沉淀硬化奥氏体不锈钢在增材造作领域的利用提供了新的思路，并且为其他高机能合金的增材造作提供了沉要的参考。通过溶质偏析工程成功地解决了传统沉淀硬化奥氏体不锈钢在LPBF打印过程中的热裂纹问题，同时实现了优异的力学机能。这种新型不锈钢有望在航空航天、核能和化工等领域得到宽泛利用，为高机能金属资料的增材造作启发了新的路路。

文章

H Hu, T Zhao, Z Ning, JF Wen, T Shen, S Wang*, M Song*, A novel age-hardenable austenitic stainless steel with superb printability, Acta Materialia,283,(2025) 120547.

图1：LPBF增材造作新型沉淀硬化不锈钢的微观组织结构：(a)扫描透射电子显微镜（STEM）明场图像及对应的EDS图谱（a₁-a₅）。(b)和(c)别离为(a)中线1和线2的EDS扫描了局，显示了沿线的成分变动。(d, e) L2₁相和σ-Fe_1-xCr_x相沉淀的拔取电子衍射图谱。(f) η-Ni₃Ti相沉淀的急剧嘎凤叶变换（FFT）图谱。

图2：LPBF增材造作新型沉淀硬化不锈钢的常温力学机能：(a)垂直打印方向的应力-应变曲线，(b)平行打印方向的应力-应变曲线，(c, d)与其他增材造作钢材的屈服强度、极限抗拉强度及均匀延长率对比。