增材制造316L不锈钢辐照硬化行为的温度效应研究

利用500 keV氦离子在不同辐照温度(350～800°C)下对选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形的316L不锈钢进行了辐照,研究了增材制造材料硬化行为的温度效应.通过纳米压痕测试发现,SLM 316L不锈钢的辐照硬化随温度的升高而降低,样品的硬化程度从350°C的71.65％下降最高温度时的23.62％,呈现高温硬化回复的行为.透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)结果表明:辐照造成的微观缺陷主要是氦泡和位错环,两者数密度和尺寸随温度的变化趋势一致,即随着温度的升高,平均数密度稳步下降,而尺寸逐渐增大,但相比之下,氦泡的温度敏感性要略高于位错环.利用弥散强化模型,计算了氦泡及位错环对辐照硬化的贡献,得到的计算值与纳米压痕测试获得的实验值随温度的变化趋势是一致的,表明SLM 316L不锈钢中辐照缺陷与辐照硬化行为具有紧密联系.分析两种缺陷分别对辐照硬化的贡献可知,除了最高温度以外,氦泡对辐照硬化的贡献都要高于位错环,并且随着辐照温度的上升氦泡数密度急剧下降带来的辐照硬化程度降低与实际辐照硬化趋势更加吻合,而位错环对辐照硬化的贡献随温度的变化较小,这与氦泡具有更高的温度敏感性一致.总体来说,辐照温度升高时,SLM 316L不锈钢中辐照缺陷数密度的下降是辐照硬化高温回复行为的主要原因.