近日，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院邱長(zhǎng)軍教授團(tuán)隊(duì)利用激光熔池急冷誘導(dǎo)碳氧雜質(zhì)元素形成間隙原子短程有序團(tuán)簇，產(chǎn)生顯著強(qiáng)韌化效應(yīng)，拓展了激光增材專用高強(qiáng)韌奧氏體不銹鋼成分設(shè)計(jì)新區(qū)間，成功開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)韌中碳奧氏體不銹鋼材料和制備技術(shù)，大幅降低了成本。相關(guān)原創(chuàng)性研究成果以“An exceptionally strong, ductile and impurity-tolerant austenitic stainless steel prepared by laser additive manufacturing”（激光增材制備高強(qiáng)韌高雜質(zhì)容忍度奧氏體不銹鋼的研究）為題在金屬領(lǐng)域國(guó)際一流期刊Acta Materialia（《材料學(xué)報(bào)》，中科院1區(qū)，IF：9.209）發(fā)表，論文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118868。

隨著全球激光增材制造的高速發(fā)展，各類新技術(shù)、新方法、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，但至今尚未見(jiàn)針對(duì)激光增材特點(diǎn)對(duì)金屬間隙強(qiáng)化元素成分重新調(diào)整和設(shè)計(jì)的報(bào)道，如果專用材料設(shè)計(jì)繼續(xù)采用傳統(tǒng)成形技術(shù)必需的間隙雜質(zhì)苛刻控制要求，將導(dǎo)致增材制造技術(shù)裝備復(fù)雜，成本劇增，工業(yè)應(yīng)用受限。

邱長(zhǎng)軍教授團(tuán)隊(duì)將激光熔池快冷特性和金屬間隙固溶強(qiáng)化基本原理相結(jié)合，提出了充分利用激光熔池快冷產(chǎn)生“間隙原子過(guò)飽和固溶強(qiáng)化”效應(yīng)的激光增材制造專用材料設(shè)計(jì)新思路，將傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼中需嚴(yán)控的雜質(zhì)碳含量提高到0.4~0.46%、雜質(zhì)氧含量控制在通用技術(shù)所及的<0.055%，研發(fā)了激光增材制造專用高強(qiáng)韌奧氏體型中碳鐵基合金材料，在確保抗蝕性、韌性不下降前提下，將其抗拉強(qiáng)度從650MPa左右提升至近1GPa，該項(xiàng)研究成果為間隙雜質(zhì)強(qiáng)化的激光增材專用高性能不銹鋼材料設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

邱長(zhǎng)軍教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)多年的研究，形成了涉及高硬耐磨耐蝕不開(kāi)裂的低硼中碳馬氏體型鐵合金，超高強(qiáng)韌鐵基合金等激光增材制造專用材料設(shè)計(jì)、制備、成形、性能評(píng)價(jià)及裝備的完整技術(shù)新路線，437種材料成分的力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫(kù)，生產(chǎn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的17個(gè)牌號(hào)粉末，可滿足各類鋼鐵件等增材制造與修復(fù)的需要，加速推進(jìn)了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，成果已經(jīng)應(yīng)用于能源化工、重載機(jī)械、鋼鐵冶金、航空航天、核工程等領(lǐng)域大型重載關(guān)重件的激光增材制造與修復(fù)，以及遠(yuǎn)海、隧道等特殊環(huán)境下零部件現(xiàn)場(chǎng)快速激光增材修復(fù)。

該項(xiàng)研究成果中，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院陳勇副教授和朱紅梅教授為論文的共同第一作者，南華大學(xué)邱長(zhǎng)軍教授和南京理工大學(xué)沙剛教授為論文的共同通訊作者，南華大學(xué)為第一署名單位。