近日，伍舜老师一项关于激光粉末床熔融（LPBF）制造的Hastelloy X（HX）合金的研究成果引起了广泛关注。题为The effect of carbides on the creep performance of Hastelloy X fabricated by laser powder bed fusion，该研究深入探讨了碳化物在HX合金中的分布及其对高温蠕变性能的影响，为优化增材制造高温合金的性能提供了重要参考。
研究背景
Hastelloy X是一种广泛应用于航空航天领域的镍基高温合金，因其优异的耐腐蚀性和高温力学性能而备受关注。近年来，激光粉末床熔融（LPBF）作为一种先进的增材制造技术，被用于制造HX合金，以实现更高的设计自由度和材料利用率。然而，LPBF制造的HX合金在高温蠕变性能方面仍需深入研究，尤其是合金中的碳化物对蠕变性能的影响尚未明确。
研究方法
研究团队设计了两种后处理工艺：HIP（热等静压处理，1230°C×150 MPa×2 h后炉冷）和HIPHT（HIP后额外进行1230°C×2 h空冷）。通过这两种工艺，研究团队成功制造了两种不同碳化物分布的HX合金样品。
在实验过程中，研究团队对两种样品分别进行了650°C和815°C下的蠕变测试，并利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术对微观结构进行了详细分析。
研究结果
碳化物分布
研究发现，HIP处理后的HX合金中存在大量碳化物，这些碳化物主要分布在晶界处，呈颗粒状分布。相比之下，HIPHT处理后的合金中碳化物数量显著减少。
在815°C蠕变测试后，HIP样品的晶界碳化物形态未发生显著变化，而HIPHT样品的晶粒内部出现了大量针状析出物，这些析出物主要由Mo、Si和W组成，对合金的力学性能产生不利影响。
晶粒结构
两种处理条件下的晶粒均为等轴晶粒，且在650°C蠕变测试后，晶粒沿加载方向显著拉长。而在815°C下，HIPHT样品的晶粒结构保持等轴状态，表明晶界滑动在高温下更为显著。
蠕变性能
在815°C下，HIP处理的HX合金蠕变寿命显著高于HIPHT处理的样品（43.2小时 vs. 23.8小时），这主要归因于碳化物对晶界滑动的抑制作用。然而，在650°C下，两种样品的蠕变寿命差异较小，表明碳化物对蠕变性能的影响在中等温度下并不显著。
结论
该研究揭示了碳化物在HX合金中的分布对高温蠕变性能的重要影响。在815°C下，碳化物的存在显著提高了蠕变寿命，而在650°C下，碳化物的影响则不明显。此外，研究还发现，碳化物的大量析出会导致基体中强化元素的耗竭，从而降低合金的抗蠕变性能。
这项研究为优化LPBF制造的HX合金的高温性能提供了重要的理论依据，也为未来高温合金的设计和制造提供了新的思路。不仅为增材制造高温合金的微观结构调控提供了科学指导，还为航空航天等高端应用领域提供了重要的技术支持。
