近日，一项由捷克理工大学（Czech Technical University in Prague）与Ponticon公司联合开展的研究，首次系统地表征了高速激光定向能量沉积（HS DED-LB）技术制备的Inconel 718高温合金在不同工艺条件下的力学与断裂性能。研究结果表明，在较宽的激光功率与扫描速度组合窗口内，该工艺展现出优异的稳定性，各项力学与断裂性能参数波动幅度低于10%。

高速DED工艺：填补传统技术空白

该研究发表于《热喷涂技术期刊》（Journal of Thermal Spray Technology）。研究团队采用了一种将高速运动学与高功率红外激光相结合的工艺变体，旨在实现适用于大型工业部件的高沉积速率。实验使用了Ponticon公司的pE3D系统，该系统配备8400 W二极管激光器，线性扫描速度最高可达200 m/min。

研究人员在激光功率1800 W、2100 W、2400 W以及扫描速度40 m/min、50 m/min、60 m/min的组合条件下，制备了9个Inconel 718合金块体样品。对应的线能量密度介于1.8至3.6 kJ/m之间，这一数值区间恰好介于典型的粉末床熔融（PBF-LB）与传统定向能量沉积（DED-LB）工艺之间，属于此前研究中较少覆盖的工艺参数范围。

实验过程中，送粉速率固定在30 g/min，约为传统DED-LB工艺的10倍。所有样品在打印后均未进行热处理，以评估沉积态下的本征性能。

性能稳定性与断裂行为

研究发现，尽管激光功率和扫描速度在较宽范围内变化，但工艺窗口表现出高度的稳定性。在所有9组参数组合下，样品的力学性能与断裂韧性参数波动幅度均小于10%。

断裂韧性测试结果显示，样品的平均值约为100 MPa√m，与文献中报道的沉积态DED-LB和PBF-LB Inconel 718结果基本一致。由于未经过时效强化处理，其疲劳裂纹扩展抗力低于锻态参考材料，这一结果符合预期。

微观组织分析表明，凝固组织织构随扫描速度变化而演变：低速扫描时呈现立方织构特征，高速扫描则转变为纤维织构。在最高扫描速度（60 m/min）条件下，样品中观察到凝固裂纹密度增加，同时孔隙率上升至0.41%–0.46%。

研究展望

研究团队在结论中指出，后续工作将进一步评估打印后热处理对高速DED-LB Inconel 718组织与性能的影响，以探索使其性能水平达到定向凝固材料同等水平的可能性。该研究为高速DED技术在航空航天、能源等高端装备制造领域的大尺寸高温合金部件快速成型提供了重要的工艺数据支撑。

据了解，定向能量沉积技术因其高沉积速率和无需封闭腔体的特点，在大尺寸金属构件修复与增材制造领域具有独特优势。此次研究系统性地揭示了高速DED-LB工艺在宽参数窗口下的性能稳定性，为该技术从实验室走向工业化应用提供了关键依据。