氬氣和氮氣等屏蔽氣體（tǐ）如何影響3D打印不鏽鋼

“通過調查各種工藝參數，掃描策略和建築物定向效應，已經做了（le）很多努力來優化和（hé）改善AM部件（jiàn）的（de）機械性（xìng）能。”研究人（rén）員表示。 “引（yǐn）入保護氣體（tǐ）是另一個重要參數，它不僅影響製造部件的熱物（wù）理性（xìng）能，還影響製造部件的機械性能。保（bǎo）護氣體負責去除（chú）熔池周圍的活性氣體，以防止（zhǐ）與大氣反應產生不利影響。像氧氣這樣的氣體在選擇合適的保（bǎo）護氣體時，必（bì）須考慮（lǜ）各種因素，例如氣體與熔池的基礎材料和化學冶（yě）金（jīn）反應（yīng）。”

研究了各種保護氣體如氮氣，氬氣（qì）和氦氣對碳鋼，不鏽鋼（gāng）和（hé）鋁合金等不同材料的行為的影響。研究（jiū）人員的研究重點是“通過（guò）在典型的L-PBF條（tiáo）件下模擬單個軌道來模（mó）擬17-4PH SS的熱響應，同（tóng）時考慮不同保護氣（qì）體（tǐ）的對流傳（chuán）熱”。進行了數值（zhí）研究，以獲得（dé）在（zài）激光粉末床熔融過（guò）程中在氬氣和氮氣（qì）保護氣體下製造的部件的溫度，溫度梯度和冷卻速率（lǜ）。進行顯微硬度測（cè）試和拉（lā）伸測試以確定3D打印部（bù）件在不同保護氣（qì）體下的機械性能。得出以下結論：

1、氮氣氛沿著軌道引（yǐn）入（rù）略低的溫度和溫度梯度，同時冷卻速率高於氬氣氛。研究人員將此歸因於氮（dàn）氣的較高導熱係數。

2、當氮氣用（yòng）作（zuò）保護氣體時，更多的（de）能量（liàng）應從軌道（dào）消散到環境中。這是由於使用氮氣時提（tí）供的冷（lěng）卻（què）速率更高。

3、在（zài）氮氣保（bǎo）護氣體下製（zhì）造的（de）試樣的硬（yìng）度（dù）略高於在（zài）氬氣下製造的試樣的硬度。這歸因於（yú）由於在氮氣氛下提供的較（jiào）高冷卻速率而獲得的更精細（xì）的微結構。

4、“HT-Ar/Ar試（shì）樣的硬度高於（yú）HT-Ar/N2試樣。這是由於在氬氣氛下製造的奧氏體基體（tǐ）與馬（mǎ）氏體（tǐ）微觀結構相比具有更高的沉澱硬（yìng）化能力。

在所有測試條件（jiàn）下，拉（lā）伸行為的（de）變化最小（xiǎo）。然而，在氮氣氛下3D打印的樣（yàng）品具有稍高的強度和延展性。

該研究可以提（tí）供有價值（zhí）的見解，以更（gèng）好地避免添（tiān）加製造部件中的缺陷，例如孔隙率和缺乏熔合。特別是（shì）金（jīn）屬添加劑製造是（shì）一種（zhǒng）非常精確的科學，涉及大量的化學知（zhī）識和數學計算，以便為3D打印（yìn）創造最佳條件。根據研究人員的研究，製（zhì）造（zào）商可能能夠改變3D打印零件的條件，從而獲得更好的整體組件。