Microscopy and Microanalysis Lab

大多數探討微結構的工具是立基於觀察材料的二維（2D）切片。對於具有均勻且通常為等軸晶粒形狀的微結構，這些結果能夠提供足夠好的微結構形成和材料性質的解釋：這類微結構通常是再結晶晶粒或在塑性變形材料中均勻變形的晶粒。與此不同的是，通過積層製造技術（additive manufacturing, AM）製造的金屬部件顯示出與典型材料顯著不同的微結構，因為它們經常發展出非常異質且常常不規則的晶粒結構。電子背向散射繞射（EBSD）是一種能給予晶體、方位以及形貌資訊的強大分析工具。通過與連續切片技術的結合，EBSD被擴展為一種厲害的三維（3D）材料分析技術。與Max Planck Institute for Sustainable Materials的Stefan Zaefferer研究組合作，我們使用大型三維 EBSD 系統（ELAVO 3D）來分析一個 AM 製造的 316L 不銹鋼樣品。結果顯示了獨特的“樹狀”晶粒形態和相關的紋理。這個技術凸顯只利用二維 EBSD 時無法觀察到的一些問題。

我們開發了一種新型的永續鋁合金(Al-Fe-Mo-Si-Zr)。該合金通過添加鐵元素來模擬回收過程中鐵污染。我們使用雷射粉體床熔融技術(SLM/L-PBF)製造且實現了該合金，並發現它形成了穩定的亞穩態Al12(Fe,Mo)3Si相，該相在300°C以下具有良好的熱穩定性。合金的硬度與析出物的大小和分佈密切相關：在300°C以下保持穩定，但在400°C時或以上顯著下降。研究還發現，主要合金元素的擴散率與析出物的粗化動力學有關，這為設計耐高溫鋁合金提供了強而有力的指引。總的來說，這項研究為開發永續且耐高溫的鋁合金提供了新的冶金思路，特別在合金元素的添加量和合金對回收過程中污染的抵抗能力方面而言。