摘要：新加坡科技研究局（A*STAR）材料研究与工程研究院（IMRE）、新加坡理工学院、中国科学院金属研究所及南洋理工大学机械与航空航天工程学院的科研人员综述报道了增材制造合金中的晶粒形貌：从凝固基础到先进显微组织调控研究。相关论文以“Grain morpholog
长三角G60激光联盟导读
新加坡科技研究局（A*STAR）材料研究与工程研究院（IMRE）、新加坡理工学院、中国科学院金属研究所及南洋理工大学机械与航空航天工程学院的科研人员综述报道了增材制造合金中的晶粒形貌：从凝固基础到先进显微组织调控研究。相关论文以“Grain morphologies in additively manufactured alloys: From solidification fundamentals to advanced microstructure control”为题发表在《Journal of Materials Science & Technology》上。
1.综述了增材制造（AM）合金中观察到的不同晶粒形貌。
2.阐释并讨论了熔池凝固动力学。
3.揭示了熔池动力学对晶粒形貌的影响。
4.将先进晶粒形貌调控策略归纳为四类。
5.探讨了显微组织与力学性能的关联。
与传统制造方法相比，采用激光粉末床熔融（LPBF）、定向能量沉积（DED）和电子束粉末床熔融（EPBF）等技术增材制造的合金显微组织更为复杂，即使对经验丰富的冶金学家而言也难以直接解读。为此，本文系统综述了AM合金中不同晶粒形貌的形成机制，重点阐明了熔池几何形状和热历史对显微组织演化的影响。第二部分则聚焦于调控晶粒结构的策略，以实现AM合金显微组织的定制化设计。
关键词：增材制造；晶粒形貌；显微组织；熔池；合金设计
图7(a)DED Ti–5Al–5Mo–5V–1Cr–1Fe、(b) LPBF IN718与(c) LPBF 316L中的层状组织（BD方向箭头适用于三者）。
本综述分为两部分：基础理论（阐述熔池热历史直接相关的晶粒形貌）与前沿进展（探索通过AM工艺设计显微组织的策略）。第一部分介绍了熔池凝固动力学基础，分析了AM合金三维各向异性晶粒结构，并探讨如何利用AM特性调控组织。第二部分将典型AM晶粒结构归纳为四类：编程显微组织、柱状-等轴转变、层状组织和不规则异质晶粒，通过多组案例阐明了不同机制诱导的相似形貌。
随着AM领域的快速发展，新型显微组织不断涌现，尤其在研究者有意识调控晶粒结构以优化材料打印性与力学性能的背景下。因此，定期总结AM晶粒形貌的最新进展对推动该领域至关重要。当前研究重点之一是对AM能源的升级，例如突破单一固定能量源（如LPBF中常用的高斯分布近红外激光），探索多波长、多能量源组合等新技术，这些进步将进一步丰富显微组织调控手段。
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长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源：江苏激光联盟
