在 TiZrNbTa 高温高熵合金的研究中，吸铸设备被用作关键的“对照”方法，用于验证激光粉末床熔融 (L-PBF) 的性能。虽然 L-PBF 代表了正在测试的先进制造变量，但吸铸提供了具有相同化学成分的必要参考样品，使研究人员能够将增材制造结果与传统标准进行基准测试。
吸铸基于传统的快速冷却建立性能基线，使研究人员能够严格分离和识别 L-PBF 独特的微观结构优势，例如优越的晶粒细化和减少的化学偏析。
吸铸的功能
建立性能基准
在科学研究中，验证新方法需要一个已知的标准。吸铸通过生产铸态参考样品来承担这一角色。
这确保了在最终材料中观察到的任何差异都是由于制造过程本身造成的，而不是化学成分的变化。
标准的力学原理
吸铸通过熔化合金并在水冷铜模内快速冷却熔体来运行。
这个过程模仿了传统的铸造凝固，但速度更快，为比较提供了高质量的“传统”样品。
L-PBF 在比较中的作用
识别晶粒细化
当研究人员将 L-PBF 部件与吸铸样品进行比较时，主要区别通常是晶粒结构。
比较突出了 L-PBF 可实现的晶粒细化，这通常优于吸铸基准中发现的较粗结构。
评估化学偏析
高温高熵合金容易发生化学偏析，即元素分布不均匀。
通过比较这两种方法，研究人员可以证明 L-PBF 的快速凝固如何与吸铸基线相比有效地减少化学偏析。
评估各向同性性能
比较允许对方向强度和一致性进行详细分析。
研究人员使用吸铸数据来验证 L-PBF 工艺是否已成功实现增强的各向同性性能，确保材料在所有方向上都具有一致的性能。
理解比较背景
冷却速率差异
虽然两种方法都采用快速冷却，但 L-PBF 的热历史比吸铸复杂得多。
研究人员必须考虑到吸铸是单次冷却过程，而 L-PBF 涉及逐层热循环。
“铸态”定义
认识到吸铸定义了这些实验的“铸态”状态至关重要。
L-PBF 工艺声称的任何改进都是相对于从这些吸铸样品记录的机械和物理性能的数学比。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是建立基线：使用吸铸生成标准参考数据，确保您的化学成分与您的打印粉末相同。
- 如果您的主要重点是验证增材优势：使用比较来专门量化您的 L-PBF 部件相对于铸造样品的偏析和晶粒尺寸的减少。
通过将吸铸用作严格的基准，您可以将 L-PBF 数据从理论观察转化为经过验证的材料改进。
总结表：
| 特征 | 吸铸（基准） | L-PBF（变量） |
|---|---|---|
| 主要作用 | 建立性能基线 | 先进制造测试 |
| 冷却方法 | 水冷铜模 | 逐层热循环 |
| 微观结构 | 标准铸态晶粒尺寸 | 优越的晶粒细化 |
| 化学混合 | 可能存在轻微偏析 | 最小的化学偏析 |
| 材料状态 | 单次快速冷却 | 复杂的热历史 |
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参考文献
- Shahryar Mooraj, Wen Chen. Additive manufacturing of defect-free TiZrNbTa refractory high-entropy alloy with enhanced elastic isotropy via in-situ alloying of elemental powders. DOI: 10.1038/s43246-024-00452-0
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
