以逐层方式由镍基超合金形成物体的增材制造方法和设备与流程

1.本发明涉及用于以逐层方式由镍基超合金形成物体的增材制造方法和设备。本发明特别涉及用于由镍基超合金(比如cm 247lc)形成物体的粉末床熔合增材制造方法和设备。


背景技术：

2.超合金是可以在通常超过绝对熔化温度的0.7的高温下使用的金属合金。超合金可以基于铁、钴或镍，后者最适合航空发动机应用。
3.镍基超合金中的主要合金元素是铝和/或钛，铝和/或钛的总浓度典型地少于10原子百分比(其他元素(比如铬)可以高达22％)。这产生了由γ相和γ'相组成的两相平衡微观结构。γ'相主要负责材料的升高温度强度及其增加的对蠕变变形的抵抗力。γ相和γ'相均具有：具有相似晶格参数的立方晶格，以及与γ相呈立方体-立方体取向关系的γ'析出物。然而，γ相是具有面心立方晶格的固溶体，其中不同种类的原子随机分布；而γ'是具有简单立方晶格的固相，其中镍原子位于面心处并且铝原子或钛原子位于立方体角处。由于原子有序的γ'相，γ相中的位错难以穿过/剪切γ'相，从而强化了合金。
4.除了镍、铝和钛，超合金还可以含有：铬，用于抗氧化；少量钇，帮助氧化皮附着到多晶超合金的基体；晶粒强化元素，比如硼和锆。可以包括碳化物形成元素(钴、铬、钼、钨、碳、铌。钽、钛和铪)。碳化物形成元素倾向于在晶粒边界处析出，从而降低晶粒边界滑动的趋势。
5.比如钴、铁、铬、铌、钽、钼、钨、钒、钛和铝等的元素也是固溶体强化剂，以γ相和γ'相两者。
6.可以使用螺旋晶粒选择器铸造单晶超合金(cmsx2、cmsx4、cmsx6、cmsx10、rene n5、rene n6、rr2000、rr3000、ucsx1、srr99、tms63、tms75、tms138、tms162)，以形成无晶粒边界的零件(即形成为单晶的零件)。晶粒边界是容易扩散的路径，因此降低零件对蠕变变形的抵抗力。因此，这种单晶零件在升高温度下表现出高强度和抗蠕变性。然而，这种零件难以制造、在生产过程中具有高故障率。
7.超合金(比如cm247lc、marm247、in792、tmd-103、marm200hf)可以铸造成具有定向固化的柱状晶粒结构，该柱状晶粒结构具有大部分平行于长轴的晶粒边界。这种零件的性能不如单晶零件好，但是比由等轴晶粒结构形成的零件要好。
8.用于生产物体的粉末床熔合增材制造方法包括：使用高能量束(比如激光束或电子束)对粉末(比如金属粉末材料)进行逐层固化。将粉末层沉积在构建室中的粉末床上，并且用激光束或电子束横跨扫描粉末层的与正在构造的物体的截面相对应的部分。激光束或电子束使粉末熔化以形成固化层。在层的选择性固化之后，使粉末床降低新固化的层的厚度，并且根据需要在表面上铺展另一层粉末并使其固化。
9.us 2011/0134952 a1公开了一种在直接激光金属烧结系统中制造具有定向固化或单晶微观结构的部件的方法。该方法包括在具有预定主要取向的镍基超合金籽晶(比如
cmsx-486、mar-m-247、sc180、cmsx3、cmsx4和cmsx486)上沉积金属粉末，将初始图案扫描到金属粉末中以使沉积的金属粉末熔化或烧结，并重新扫描初始图案以使经扫描的金属粉末重新熔化并形成具有预定主要取向的初始层。
10.wo 2014/13114444a1描述了一种用于通过选择性激光熔化生产三维工件的设备，该设备包括控制单元，该控制单元适于控制粉末施加装置和辐照装置的操作以产生所需的微观结构，即多晶球状微观结构或定向性/树枝状固化微观结构，包括基本上枝晶和/或单晶。
11.us 2014/0305368 a1公开了一种用于制造单晶或定向固化材料(例如cmsx-4、cmsx-10、cmsx-12、cm186ds、mar m 247、inconel ds6203或sca427)的部件的方法。该方法包括：将第一材料的粉末层叠加到由相同的单晶或定向固化材料制成的基体的表面上；以及使粉末层熔化到基体中。在固化和转变过程中，基体作为晶核，并且层的材料采用与基体的晶粒取向相同的晶粒取向。熔池的材料的缓慢冷却过程将支持材料的晶体的适当生长。
12.ep 2737965 a和ep 2772329 a1公开了增材制造方法，其中控制初生结晶晶粒结构和次生结晶晶粒结构。增材制造过程中使用的材料可能是waspaloy、hastelloy、in617、in718、in625、mar m247、in100、in738、in792、mar m200、b1900、rene 80、alloy 713、haynes230或haynes 282。
13.us 2016/0158889 a1公开了一种形成或修复具有柱状或等轴或定向固化或无定形或单晶微观结构的超合金制品的方法。
14.ep 3459654 a1公开了一种用于生产或修复三维工件的方法，其中工件由具有基本上单晶微观结构的基体形成，并且控制辐照以维持单晶微观结构。在示例中，粉末材料为in718，单晶基体由in738lc制成。
15.wo 2018/029478 a1公开了一种增材制造系统，其中确定一系列能量脉冲以实现冷却速率，从而产生比如树枝状或蜂窝状的指定微观结构。
16.wo 2018/086882 a1公开了一种用于生产或修复三维工件的方法，其中工件由具有基本上单晶微观结构的基体形成，并且控制辐照以维持单晶微观结构。在示例中，粉末材料和单晶基体为in738lc。
[0017]“通过选择性激光熔化具有独特结晶层状微观结构的奥氏体不锈钢的优异机械和腐蚀性能”(s.sun、t.ishimoto、k.hagihara、y.tsutsumi、t.hanawa、t.nakano；scriptia materialia，159，(2019)89-93)公开了一种形成类单晶结构的方法。激光束沿x轴双向扫描而不旋转。以更高能量密度制造的样品具有仅成 /-45
°
定向的柱状单元。在这些高能量密度下形成的熔池形状具有接近锁孔的形状。作者认为，由于锁孔模式下熔池的曲率增加，因此固液界面的横向迁移在熔池底部占主导地位，并且单元在熔池的底部在构建方向上生长的机会将会很小。如果偶然形成垂直生长的单元，它们的生长也将被横向固液界面迁移所阻止。在较高能量密度下制造的样品的下部部分中部分地观察到沿构建方向具有(001)取向的碎片，然而，这些碎片并未延伸穿过多个熔池。
[0018]
尽管一些镍基超合金已经被增材制造得基本上无裂纹(比如in625和in718)，但其他镍基超合金(比如cm247lc)的处理并不那么成功。这种超合金有限的可焊性部分地归因于高分数的强化γ'相(由al和ti含量驱动)。增加含量会增加裂纹敏感性，这在如增材制造中出现的快速固化期间会进一步放大。


技术实现要素：

[0019]
根据本发明的第一方面，提供了一种增材制造方法，其中通过用至少一个能量束对粉末层进行选择性固化来形成物体，该方法包括由镍基超合金形成该物体，其中用于该至少一个能量束的暴露参数和暴露图案引起定向固化的微观结构，该定向固化的微观结构具有与垂直于层的构建方向对齐的柱状晶粒。
[0020]
已经发现，对于某些镍基超合金，与形成具有在其他方向上对齐的晶粒的微观结构的暴露参数和暴露图案相比，以与构建方向对齐的柱状晶粒形成物体帮助形成具有减少的裂纹数量的物体。
[0021]
例如，镍基超合金可以包含7.5％-12％ w、6％-23％ cr、3％-8％ al以及8％-12％ co。其他常见添加物可以是ta、hf、ti、mo、zr、b、si、mn、c和nb。从广义上讲，镍基超合金中的元素添加物可以分类为i)γ形成元素和强化剂(旨在与γ矩阵分隔的元素)；ii)γ'形成元素和强化剂(与γ'析出物分隔的元素)；iii)碳化物形成元素；以及iv)偏析到晶粒边界的元素。被认为是γ形成元素的元素是v、vi和vii族元素，比如co、cr、mo、w和fe。这些合金的原子直径与ni(主要矩阵元素)的原子直径仅相差3％-13％。γ'形成元素来自iii、iv和v族元素，并且包括al、ti、nb、ta和hf。这些元素的原子直径与ni相差6％-18％。主要的碳化物形成元素是cr、mo、w、nb、ta和ti。初生晶粒边界元素是b、c、zr和hf。它们的原子直径与ni的原子直径相差21％-27％。re和ru具有提高合金的液相线和固相线温度的效果。
[0022]
镍基合金的化学成分按重量％计可以包括：9.3-9.7w、9.0-9.5co、7.5-8.5cr、5.4-5.7al、3.1-3.3ta、1.4-1.6hf、0.6-0.9ti、0.4-0.6mo、007-.015zr、0.01-0.02b，其中碳浓度为约0.07-0.09wt％，其余为ni。镍基合金还可以包含最多达最大重量百分比的任何一项或多项：si.03最大值、mn.10最大值、p.005最大值、fe.2最大值、cu.05最大值、nb.10最大值，和/或最多达最大ppm的以下任何一项或多项：s 20ppm最大值、mg 80ppm最大值、pb 2ppm最大值、se 1.0ppm最大值、bi.3ppm最大值、te.5ppm最大值、tl.5ppm最大值、[n]ppm 15最大值、[o]ppm 10最大值、以及n
v3b 2.15最大值。
[0023]
镍基合金的化学成分按重量％计可以基本包括：9.3-9.7w、9.0-9.5co、7.5-8.5cr、5.4-5.7al、3.1-3.3ta、1.4-1.6hf、0.6-0.9ti、0.4-0.6mo、007-.015zr、0.01-0.02b，其中碳浓度为约0.07-0.09wt％，其余为ni，最多达最大重量百分比的以下项中的任何一项或多项(或无)：si.03最大值、mn.10最大值、p.005最大值、fe.2最大值、cu.05最大值、nb.10最大值，以及最多达最大ppm的以下项中的任何一项或多项(或无)：s 20ppm最大值、mg80ppm最大值、pb 2ppm最大值、se 1.0ppm最大值、bi.3ppm最大值、te.5ppm最大值、tl.5ppm最大值、[n]ppm 15最大值、[o]ppm 10最大值、以及n
v3b 2.15最大值。
[0024]
镍基合金可以为cm 247或cm 247lc。
[0025]
术语“具有与构建方向对齐的柱状晶粒的定向固化的微观结构”是指每个柱状晶粒的长轴在构建方向的 /-15
°
内。如本文使用的术语“柱状晶粒”是指具有相同结晶取向的固化材料的连续长形体积，其中长轴大于5μm。例如，纳米晶粒和反晶粒不在本文使用的“柱状晶粒”的含义内。“长轴”是指与柱状晶粒拟合的椭圆的长轴。暴露参数和暴露图案可以使得对于具有200μm
×
200μm面积的固化材料的不同区域的五个ebsd图像，大于90％、91％、92％、93％、94％，95％、96％、97％、98％或99％的柱状晶粒与构建方向对齐。
[0026]
柱状晶粒的结晶取向可以主导性地是《100》。用于至少一个能量束的暴露参数和
暴露图案可以使得具有《100》结晶取向偏离构建方向超过20
°
的柱状晶粒的物体的百分比小于30％。已经发现，偏离该30％阈值以上的物体可能导致不可接受的裂纹数量。
[0027]
已经发现柱状晶粒的物理取向和柱状晶粒的结晶取向均促使减少或消除由镍超合金(比如cm247 lc)形成的物体内的裂纹。
[0028]
暴露参数和暴露图案可以使得熔池以过渡或传导模式形成。将理解，如本文使用的“传导模式”是指能量束的能量主要通过热传导耦合到粉末床中，从而创建宽度等于或大于其深度两倍(深宽比小于0.5)的熔池。这与锁孔模式形成对比，在锁孔模式下，在熔池中形成孔，在熔池中，材料通过暴露于能量束而汽化。以锁孔模式形成的熔池具有深而窄的轮廓，深宽比大于1.5。在传导模式与锁孔模式之间存在过渡模式，其中能量没有足够快地消散并且处理温度升高到汽化温度以上。熔池的深度增加，并且熔池的渗透可以开始。优选地，该方法包括将该层暴露于该至少一个能量束以传导或过渡模式形成熔池，深宽比小于1.5，优选地小于1，更优选小于0.75，最优选小于或等于0.5。
[0029]
至少一个能量束的暴露参数和暴露图案可以使得固化前沿速度和/或冷却速率引起微观结构的改进，改进彻底改变了通过用至少一个能量束辐照粉末而形成的熔化材料的液体膜。至少一个能量束的暴露参数和暴露图案可以使得固化前沿速度和/或冷却速率高于预定阈值。冷却速率阈值可以高于1.4x 106k/s。冷却速率可以是1.4x 106k/s至1.5x 107k/s。
[0030]
暴露图案可以包括至少一个能量束在相继层之间的扫描路径的几何布置，其中在多对相继层之间维持扫描路径的相同几何布置。可能需要维持相继层之间的扫描路径的设定几何布置，以便实现定向固化的微观结构和/或结晶取向。在优选实施例中，几何布置是相继层之间的扫描路径对齐。将理解，如本文所用的关于扫描路径的术语“对齐”是指对于层的固化到前一层的先前固化的材料(而不是上面的粉末)上的区域，每个扫描路径直接覆盖用于形成先前固化的区域的扫描路径。以这种方式，通过沿相继层的扫描路径扫描至少一个能量束而形成的熔池在构建方向上直接堆叠在彼此之上，从而有助于柱状晶粒在构建方向上的形成。这对于以过渡或传导模式形成熔池的暴露参数和暴露图案来说尤其如此，因为熔池的浅抛物线形状使得柱状晶粒在围绕熔池的中心的构建方向上形成。这与以锁孔模式形成的较深熔池形成对比，较深熔池使得在基本垂直于构建方向的方向上晶粒形成增加。
[0031]
相继熔化的层上的扫描路径可以是平行的。层的扫描路径可以双向扫描，即沿着连续扫描的路径来回扫描，或者可以单向扫描。单向扫描可能帮助散热，并且因此帮助维持所需的熔池形状。
[0032]
每个层可以具有小于均值(平均)熔池深度的一半的层厚度，比如横跨至少10个熔池、优选所有熔池取均值的熔池深度。每个层可以具有小于50微米、小于40微米或小于30微米的层厚度。在一个实施例中，层厚度为约20微米。已经发现，以这样的层厚度可以实现所需的熔池的几何布置。
[0033]
然而，将理解，例如可以使用wo 2016/156824(其通过援引以其全文并入本文)中公开的增材制造设备来实现，对于粉末的表面上的快速移动(比如快速振荡)的能量轮廓或类非圆形能量束轮廓，长形熔池可以横向于(主要)扫描方向形成，这些长形熔池具有较大的区域，在该较大的区域中，柱状晶粒在固化时在构建方向上形成。在这样的实施例中，为
了实现定向固化的微观结构，相继层之间的扫描路径的对齐可能不太重要。
[0034]
扫描路径可以是直的影线。在一个实施例中，至少一个能量束在相同方向上沿着用于相继层的扫描路径前进。使能量束在相同方向上沿着用于相继层的扫描路径前进可以有助于柱状晶粒在共同方向上的形成。
[0035]
能量束或能量束之一可以沿每个扫描路径连续扫描(与已知的点扫描技术形成对比，其中能量束通过暴露以点距隔开的多个点而沿扫描路径前进)。
[0036]
暴露参数可以包括能量束的功率、能量束的扫描速度、扫描路径之间的距离(在下文中称为影线距离)、沿扫描路径的点之间的点距和每个点的暴露时间(以及可选地点暴露之间的延迟时间)和/或光斑尺寸(或焦距)。
[0037]
可以构建物体以便连接到构建基体。构建基体可以具有多晶和/或多定向固化和/或无定形的微观结构。已经发现，物体的定向固化的微观结构可以独立于基体的微观结构形成，尽管对于几个初始层，结晶微观结构可以从构建基体的结晶微观结构中晶种。
[0038]
根据本发明的第二方面，提供了一种粉末床熔合增材制造设备，该粉末床熔合增材制造设备包括至少一个扫描仪和控制器，该至少一个扫描仪用于扫描横跨粉末床层的能量束，该控制器被布置成控制该至少一个扫描仪以执行根据本发明的第一方面的方法。
[0039]
根据本发明的第三方面，提供了一种其上存储有指令的数据载体，其中，这些指令在由粉末床熔合增材制造设备的控制器执行时，使控制器控制粉末床熔合增材制造设备来执行本发明的第一方面的方法，该粉末床熔合增材制造设备包括用于扫描横跨粉末床层的能量束的至少一个扫描仪。
[0040]
根据本发明的第四方面，提供了一种产生用于增材制造设备的指令的方法，该方法包括：接收物体的模型；产生指令；以及产生用于至少一个能量束的扫描参数以逐层方式固化粉末层，其中至少一个能量束的暴露参数和暴露图案使得物体具有定向固化的微观结构，该定向固化的微观结构具有与垂直于层的构建方向对齐的柱状晶粒。
[0041]
根据本发明的第五方面，提供了一种其上存储有指令的数据载体，其中，当由处理器执行这些指令时，使处理器执行本发明的第四方面的方法。
[0042]
数据载体可以是用于向机器提供指令的合适介质，比如非暂态数据载体，例如软盘、cd rom、dvd rom/ram(包括-r/-rw和 r/ rw)、hd dvd、blu ray(tm)光盘、存储器(比如memory stick(tm)、sd卡、紧凑型闪存卡等)、磁盘驱动器(比如硬盘驱动器)、磁带、任何磁性/光学存储器；或暂态数据载体，比如在导线或光纤上的信号或无线信号，例如在有线或无线网络上发送(比如互联网下载、ftp传输等)的信号。
附图说明
[0043]
图1是根据本发明的实施例的粉末床熔合增材制造设备的示意图；
[0044]
图2是在根据本发明的实施例的方法中使用的影线暴露图案；
[0045]
图3a示出了使用根据本发明的实施例的暴露图案在cm 247lc中构建的零件在平行于构建方向的平面中的截面，该图像被标记以便指示熔池的位置；以及图3b是使用电子背散射衍射(ebsd)获得的图像，该图像示出了固化材料的定向微观结构；
[0046]
图4是可以由本发明的暴露图案和所得晶粒方向形成的熔池布置的示意图；
[0047]
图5是可以通过以锁孔模式形成熔池的暴露图案和所得晶粒方向形成的熔池布置
的示意图；
[0048]
图6示出了使用根据本发明的实施例的暴露图案在cm 247lc中构建的零件在平行于构建方向的平面中的零件截面的图像；
[0049]
图7示出了使用孤立点暴露图案在cm 247lc中构建的零件在平行于构建方向的平面中的零件截面的图像；
[0050]
图8是使用本发明的方法构建的零件的经处理的ebsd图像，该图像示出了柱状晶粒相对于构建方向的偏向角；以及
[0051]
图9是图8的零件的经处理的ebsd图像，该图像示出了其《100》结晶方向偏离构建方向小于20
°
的晶粒。
具体实施方式
[0052]
参考图1，根据本发明的实施例的粉末床熔合增材制造设备包括构建室101，该构建室可相对外部环境密封，使得在其中可以维持惰性气氛(在该实施例中为氩气)。在构建室101内的是分隔件115、116，这些分隔件限定了构建套筒117。构建平台102可在构建套筒117中降低。当通过选择性激光熔化粉末来构建工件时，构建平台102支撑粉末床104和工件(零件)103。随着工件103的相继层的形成，平台102在驱动器(未示出)的控制下在构建套筒117内降低。
[0053]
在通过层形成装置(在此实施例中是分配设备和擦拭器(未示出))构建工件103时，形成粉末层104。例如，分配设备可以是如在wo 2010/007396中描述的设备。分配设备将粉末分配到由分隔件115限定的上表面上，并通过擦拭器横跨粉末床铺展。擦拭器的下边缘的位置限定了工作平面190，粉末在该工作平面处固结。构建方向bd垂直于工作平面190。
[0054]
多个激光模块105a、105c产生用于熔化粉末104的激光束118a、118c，这些激光束118a、118c按需要由对应光学模块(扫描仪)106a、106c引导。激光束118a、118c穿过共用激光窗口107进入。每个光学模块包括用于使激光束118沿垂直方向横跨工作平面转向的转向光学器件121(比如安装在检流计上的两个反射镜)以及聚焦光学器件120(比如用于改变对应激光束118的焦点的两个可移动透镜)。扫描器被控制成使得当激光束118横跨工作平面移动时，激光束118的焦点位置保持在工作平面190中。代替使用动态聚焦元件将激光束的焦点位置维持在平面中，可以使用f-θ透镜。
[0055]
入口和出口(未示出)被布置用于产生横跨形成在构建平台102上的粉末床的气体流。入口和出口被布置为产生具有从入口到出口的流动方向的层流。气体通过气体再循环回路(未示出)从出口再循环到入口。
[0056]
控制器140(包括处理器161和存储器162)与增材制造设备的模块(即，激光模块105a、105b、105c、105d、光学模块106a、106b、106c、106d、构建平台102、分配设备108和擦拭器109)通信。如下所述，控制器140基于存储在存储器162中的软件来控制这些模块。
[0057]
使用时，计算机接收描述将使用粉末床熔合增材制造设备构建的三维物体的几何模型，比如stl文件。计算机基于限定的层厚度将几何模型切片成多个切片，以在粉末床熔合增材制造设备中构建为层。在此实施例中，限定的层厚度l小于30微米，并且优选小于20微米。
[0058]
计算机可以包括接口，该接口被布置为提供用户输入，以用于选择构建物体将要
使用的材料。然后计算机从数据库中选择适合于识别的材料的暴露参数。然后确定用于每个层的熔化区域的激光暴露图案，以形成物体的对应截面(切片)。基于这些计算，计算机产生发送到控制器140的指令，以使增材制造设备根据期望的暴露策略执行构建。对于镍基超合金(比如cm247 lc)，使用以下暴露策略。
[0059]
参考图2和图3，沿每个层l1、l2中的影线201扫描激光束以形成物体。用于每个层l1、l2的影线201a、201b在z方向上平行且对齐，使得层l2中的熔池301直接形成在紧接在前的层l1的熔池300的上方。这可以在图4a和图5中看到。如图2所示，用于层l1、l2的影线201a、201b可以全部在相同的方向上扫描(单向扫描)或在交替的方向上(双向地)扫描。可以在与前一层l1的下面的影线201a相同或相反的方向上扫描相继层l2的上覆的影线201b。(一个或多个)激光束扫描影线201a、201b采用的顺序在层l1、l2之间可以相同或不同。此外，影线201a、201b中的不同影线可以被激光束118a、118c中的不同激光束扫描。
[0060]
激光束参数(比如激光功率、粉末上的光斑尺寸(焦距)和扫描速度(对于点扫描方案而言，点距、暴露时间和暴露之间的延迟时间))被选择为使得通过扫描影线201a、201b形成的熔池以过渡或传导模式形成。熔池300、301在熔化整个粉末层l1、l2的同时，越宽越浅则越好。层l1、l2内的影线201a或201b之间的影线距离h被选择为使得由熔池300的陡峭倾斜的边界区域(相对于粉末层的平面)形成的固化材料被下一层l2的熔池301的不太陡峭倾斜的边界区域重新熔化。对于如图3a、图3b和图4所示的具有约2:1的宽度w与深度d之比的熔池300、301，影线距离h可以小于熔池的宽度w的50％。对于具有更高的宽度与深度之比的熔池，影线距离h可以更大。可以基于将影线距离和宽度与深度之比相关联的函数来选择影线距离。对于一组特定的激光束参数，熔池的典型的宽度与深度之比可以根据经验确定。如从图3可以看出，熔池300的宽度和深度将在处理期间在预期的值范围内变化，但足够的控制可以维持以实现期望的几何关系。
[0061]
图3a、图3b和图4示出了垂直于影线方向的材料的截面的图像。参考图4，晶粒303a至303d在从熔池300、301到周围材料的热流的方向上生长。相应地，晶粒生长的方向受到熔池300、301的形状的影响。形成在熔池的中心(较不陡峭倾斜的边界区域)处的晶粒303a、303b将在构建方向bd上生长，而形成在熔池的陡峭倾斜的边界区域内的晶粒303c、303d在倾斜于构建方向bd的方向上形成。通过直接在前一层l1的(现已固化的)熔池300的上方形成下一层l2的熔池301并通过对相邻熔池之间的重叠进行适当选择，形成晶粒303c、303d的材料被重新熔化并且材料的所得的固化用更接近地倾斜于构建方向bd的晶粒代替晶粒303c、303d。相应地，产生了定向固化的微观结构。
[0062]
以传导模式形成的熔池的这种几何布置可以与以锁孔模式形成的熔池形成对比，如图5所示，其中熔池400的陡峭倾斜的边界使得晶粒403a、403b在熔池400的中心处与构建方向bd成角度地形成。
[0063]
示例1
[0064]
在雷尼绍(renishaw)am400增材制造设备中使用上述暴露策略形成了cm247 lc立方体。使用了以下激光束参数：
[0065]
激光功率：140w
[0066]
光斑直径：70μm
[0067]
影线距离：50μm
[0068]
点距：70μm
[0069]
暴露时间：70μs
[0070]
延迟时间：0s
[0071]
每个点暴露之间的0秒延迟时间有效地使激光束沿影线连续扫描(即激光束没有关闭)。
[0072]
图6是立方体在平行于构建方向的工作平面中的截面的图像。如可以看出，该零件具有低裂纹密度。
[0073]
图8示出了柱状晶粒的长轴相对于构建方向的取向。如可以看出，柱状晶粒中的基本上所有(如果不是所有的话)柱状晶粒的长轴在构建方向的15
°
内取向。
[0074]
图9示出了这些晶粒的结晶取向。晶粒中少于30％的其《100》结晶方向偏离构建方向超过20
°
。
[0075]
示例2
[0076]
在示例2中，使用了相同的激光束参数，但使用了单次隔离暴露。图7是立方体在平行于构建方向的工作平面中的截面的图像。如可以看出，与示例1的零件相比，该零件具有明显更高的裂纹密度。
[0077]
将理解，在不背离本文所述的本发明的情况下，可以对实施例进行改变和修改。例如，在要固化的截面的薄截面区域中，可以修改扫描路径和/或激光参数以确保热量不会积聚，否则会导致熔池轮廓偏离所需形状。