深圳技术大学中德智能制造学院姚志富助理教授、杨灿副教授团队，在面向“两机”（航空发动机、燃气轮机）应用的激光增材制造高温合金领域取得重要突破，相关成果以“Networkedγ' in Additively Manufactured Cobalt-Based Superalloy through Dislocation Cell-templated Precipitation”为题，发表于国际顶级期刊Advanced Powder Materials。

高温合金因优异的高温强度、抗氧化性及抗疲劳性能，广泛应用于航空航天与能源领域。为提升服役温度，熔点更高的钴基γ′强化合金成为研究热点。传统钴基γ′强化合金多通过定向凝固、单晶技术优化结构，或使γ′相呈几何密排形态；激光粉末床熔融（LPBF）技术兼具近似定向凝固结构与快速凝固特性，可形成“位错胞”结构，但这一特性是把“双刃剑”——既可能调控γ′相形成新形貌，也可能诱发有害相，且热处理易再结晶破坏优良结构。

团队以自主研发的新型钴基合金30Ni（49Co-30Ni-10Al-5V-4Ta-2Ti，at.%）为研究对象，该合金具有γ′相溶解温度高、密度低的优势。针对LPBF技术特性，团队提出“位错胞模板析出（DCP）”策略：利用LPBF过程中位错胞壁处高密度位错聚集、Ta、Ti等γ′稳定元素偏聚的特点，成功构筑出与传统铸态合金立方γ′相截然不同的三维拓扑网状γ′相。实验表明，该网状结构热稳定性极强，1000℃保温120小时后，仍保持柱状晶与原有织构，未产生有害相。

力学性能测试显示，含网状γ′相的AG1000样品性能显著优于传统立方γ′相铸态合金：室温下抗拉峰值应力超1350MPa（铸态约1135MPa），屈服强度约650MPa（铸态～450MPa）；800℃时屈服强度达820MPa（铸态～580MPa），室温至800℃范围内强度提升40%~50%，且变形阶段应力水平始终更高。

该研究证实传统几何密排型γ′并非唯一稳定形式，通过位错结构与元素偏聚协同调控，可实现γ′三维形貌的精准控制。其创新的DCP机制与网状γ′相的优异性能，不仅拓展了LPBF超合金显微组织的设计空间，更为高性能增材制造高温合金的开发提供了可推广的理论基础与工艺策略。

本研究由深圳技术大学牵头，联合哈尔滨工业大学（深圳）、南方科技大学等多所高校合作完成，获国家自然科学面上基金、国家自然科学基金青年基金C类等项目资助。

图1.系统阐述利用激光增材制造构建位错胞壁处高位错密度及元素偏聚特点形成独特的三维网状拓扑γ′相。

图2.三维拓扑网状γ′相组织力学性能优势：(a)室温单轴拉伸条件下的工程应力–应变曲线；(b)加工硬化率与真应变关系曲线；(c)具有网络状与立方γ′形貌的LPBF样品和铸态样品在不同温度下的压缩屈服强度。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772834X25001113