航空發動機的葉片是由成本昂貴的單晶鎳基高溫合金製成。由於服役環境苛刻，單晶葉片容易受到局部損傷，發展可靠的葉片修復技術對航空發動機延壽、降成本至關重要。
而3D列印憑藉其「精準定位、可控增材」的特點在單晶葉片的修復/再製造領域展現出良好的應用前景。但由於3D列印冷卻速度快，容易造成高殘餘應力、高位錯密度的亞穩態微觀組織結構。這種亞穩態結構在標準熱處理或服役過程中容易發生再結晶，導致材料高溫力學性能下降，造成安全隱患。因此急需針對3D列印單晶高溫合金目前存在的問題，研發一種新的工藝，使之滿足無再結晶，應力小、位錯密度低，且沉澱強化相的形貌、密度與基體高溫合金一致的要求。
高溫合金的標準熱處理制度一般由固溶、時效組成，實踐證明該工藝流程會導致3D列印高溫合金髮生再結晶。
西安交通大學材料學院教授陳凱、單智偉及其合作團隊在國家自然科學基金與國家重點研發計劃的支持下，經過系統的文獻調研與綜合分析，提出並證實在固溶前增加「回復」步驟，可以消除再結晶驅動力。經過「回復-固溶-時效」處理，先是高溫合金的殘餘應力伴隨微觀組織γ′相的定向粗化而消除，且位錯密度可降低至熱處理前的5%左右，時效後沉澱強化γ′相達到與鑄態基材相同水平。相關研究成果發表於《先進材料》。
因他們發現的現象與高溫合金在高溫蠕變條件下發生的筏化效應相似，且在事實上起到了回復的效果，將其命名為「筏化-回復」效應。這一發現突破了經典觀念所認為的「單晶高溫合金不具備回復能力」的認知，為設計3D列印高溫合金的非標準熱處理制度提供了理論依據，並表明新的熱處理制度完全能滿足3D列印單晶葉片修復的需求。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.201907164
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