📰 入选日报 · 2026-11-09微量Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>添加对激光粉末床熔融Fe-6.5 wt.% Si合金致密化、微观组织演变及软磁性能的影响
Fe-6.5 wt.% Si合金因高磁导率、低铁损和近零磁致伸缩等优异软磁性能,在高速电机、高频变压器和航空航天电磁设备中具有应用前景,但Si含量接近6.5 wt.%时冷却过程中易形成B2和D03有序相,室温脆性显著增加,限制常规轧制和加工。激光粉末床熔融(LPBF)为复杂高硅钢部件一体化制造提供新途径,其高冷却速率可抑制有序相形成,但该合金固有高裂纹敏感性导致成形中易产生裂纹和气孔。相关研究发表于《Journal of Materials Research and Technology》。
研究人员通过低能机械混合制备Y2O3/Fe-6.5 wt.% Si复合粉末,采用LPBF制造不同Y2O3添加水平的样品。研究指出,在LPBF强激光辐照(>2500 °C)和剧烈Marangoni对流下金属稀土元素易选择性挥发烧损并沿晶界偏聚形成粗大脆性金属间化合物,而预合成Y2O3具有高熔点(约2410 °C)和高热力学稳定性,预期通过颗粒-晶界相互作用调控柱状晶界迁移、协调局部应变集中,并在高温退火中提供Zener钉扎压力控制晶粒长大。结果表明,适量Y2O3添加(0.1 wt.%等效Y含量)使相对密度从98.64%提高至99.86%,裂纹长度密度从0.633 mm/mm2降低至0.465 mm/mm2,平均晶粒尺寸从89.24 μm细化。
该研究直接关联金属增材制造中的LPBF工艺与金属粉末材料:采用机械混合制备的Y2O3/Fe-6.5 wt.% Si复合粉末作为LPBF原料,围绕粉末改性对致密化、裂纹抑制、晶粒演变及软磁性能的影响展开,属于金属粉末制备与金属增材制造工艺材料范畴。