不銹鋼作為核工業長期依賴的主力材料，憑借其耐極端高溫、高壓及輻射的特性，成為加固核反應堆壁與構建關鍵部件的核心選擇。在核反應堆環境中應用3D打印鋼前，業界需深入掌握其特性。近期，美國能源部阿貢國家實驗室針對3D打印鋼展開兩項研究，為優化材料性能提供科學依據。

研究聚焦激光粉末床熔合(LPBF)增材制造工藝。該工藝通過激光逐層熔化金屬粉末，構建3D金屬物體。激光快速加熱與冷卻在鋼微觀結構中形成獨特特征。熱處理過程中，材料通過“恢復”過程修復位錯，引發再結晶，形成無應變晶粒。但保留部分位錯可促進粒子沉淀，適量沉淀能進一步改善材料性能。

其中一項研究以316H不銹鋼為對象。這種鍛造結構材料廣泛應用于核工業。研究人員利用阿貢國家實驗室納米材料中心(CNM)與先進光子源(APS)獲取結構數據，并關聯其力學性能，包括拉伸強度與抗蠕變性。蠕變作為核工業關鍵考量因素，指材料在恒定機械載荷下的緩慢變形。

另一項研究則針對A709不銹鋼展開。這種專為鈉快堆等高溫環境設計的新型材料，在首次實驗中表現出色。研究人員發現，LPBF打印的A709樣品經熱處理后，在室溫及1022華氏度(550攝氏度)下，拉伸強度均高于鍛造A709。這或因打印樣品初始位錯更多，促進了熱處理中更多沉淀物的形成。

“研究為合金處理提供了實用建議，”阿貢國家實驗室材料科學家、兩項研究合著者張軒表示，“但更重要的貢獻是對打印鋼根本特性的深入理解。”

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