激光粉末床熔融316L不锈钢再结晶动力学的构建取向依赖性研究

本文研究了激光粉末床融合(LPBF)制备的316L不锈钢在垂直/水平构建取向下再结晶动力学的差异。通过900-1100°C退火实验发现，垂直样品因更短的激光扫描长度和更低碳化物含量，表现出更高的再结晶速率（阿夫拉米指数n=0.79 vs 水平样品的0.6）和更粗大晶粒。研究揭示了Zener钉扎效应和非随机成核导致的低表观活化能（~20 kJ/mol），为增材制造不锈钢的微观结构调控提供了重要依据。

　　

Highlight

激光粉末床熔融(LPBF)制造的316L不锈钢样品具有极高的冷却速率和储存能，同时微观结构中存在氧化物颗粒，这些因素会阻碍晶界移动，与传统制造样品相比延迟再结晶。本研究旨在探讨垂直和水平两种不同构建取向对再结晶动力学的影响，为理解增材制造材料的微观结构演变提供了新视角。

As-built microstructures

光学显微镜(OM)表征显示，垂直取向样品在TD-ND平面上存在未熔合和未熔化粉末等固有缺陷（图2a）。 Oliveira等人认为，未熔化粉末是由输入能量不足导致的未熔合缺陷引起。图2b展示了图2a中未熔化粉末的高倍OM图像。

Conclusion

通过激光粉末床熔融(LPBF)工艺制备的样品经历极高的冷却速率和储存能，同时微观结构中存在氧化物颗粒。这些因素会阻碍晶界移动，与传统制造样品相比延迟再结晶。本研究通过对比垂直和水平两种构建取向，揭示了构建取向对再结晶动力学的显著影响，为优化增材制造工艺参数提供了重要参考。