研究背景
激光增材制造为突破高温结构材料的制造极限提供了创新方案，有望满足航空发动机、燃气轮机等对极端高温性能的需求。蠕变性能作为衡量高温环境下构件服役性能与可靠度的关键指标，其重要性不言而喻。因此，加速构建增材制造合金蠕变性能数据库，并发展先进的蠕变预测技术，对推动增材制造技术应用至关重要。激光增材制造高温合金仍面临一些挑战。1）高性能合金在打印过程中容易产生裂纹。2）增材制造合金的蠕变性能往往低于传统铸造合金，限制了其在高温高应力条件下的应用。3）传统的蠕变测试方法效率低下且成本高昂，难以快速获取大量数据。4）现有的预测技术难以准确描述合金在不同服役阶段的蠕变行为演变。针对上述难题，南方科技大学朱强联合中山大学胡小刚等学者，以高裂纹敏感性高温合金IN738LC为验证材料，提出液相诱导愈合后处理方案修复激光增材制造过程中产生的微裂纹，提升材料致密度（图1）。![]()
图1. 采用液相诱导愈合技术（LIH）修复激光增材制造裂纹在此基础上，他们研发了高通量蠕变测试技术，在保证压缩蠕变温度及载荷一致性的同时将数据的获取效率提升8倍（图2），结果表明经过LIH处理后合金的最小压缩蠕变速率与诸多代表性高蠕变性能工程合金（铸态）相当或更优（图3）。
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图2. (a)高通量压缩蠕变测试系统CC801；(b) IN738LC不同温度与应力条件下压缩蠕变曲线图3. LPBF-IN738LC合金（LIH处理态）与常用高性能高温合金（铸态）最小压缩蠕变速率对比更进一步地，该研究基于优化算法构建了最小蠕变速率与温度和压力之间的映射关系；最后融合深度学习技术，构建了能够精准预测IN738LC合金在任意温度与应力条件下蠕变行为的预测模型，为材料的服役性能评估与优化设计提供了强有力的工具（图4）。图4. 深度学习模型预测对LPBF-IN738LC的蠕变行为研究意义
该研究制备出高性能高温合金，并融合高通量测试技术和机器学习，基于“材料基因组计划”理念，建立了精准的蠕变行为预测模型，为高温材料的研发提供了新路径。
图 5. 蠕变试验后样品中的析出物：(a) γ 基体中的 MC 碳化物 (EDS, SAED, HRTEM, FFT)；(b) 被 ZrO2 包围的 MC 碳化物 (EDS)；(c) 捕获位错的 M23C6 碳化物 (EDS, HAADF, EDS mapping)，示意图显示位错促进元素扩散。
图 6. LPBF IN738LC 高温合金在 850 ℃/280 MPa 条件下蠕变暴露前后的 TEM 图像，显示：(a) 初始 γ/γ' 显微组织；(b-c) γ 和 γ' 的原子结构；(d) γ'/γ 结构中的变形特征（位错网络、位错堆积、堆垛层错）和 SAED 图案；(e-f) 放大的位错堆积和位错网络；(g) 堆垛层错的形成；(h) 孪晶阻塞位错；(i) SAED 图案证实了孪晶的形成。
南方科技大学的徐振博士后为该论文的第一作者，南方科技大学的朱强教授和中山大学的胡小刚副教授为这项工作的通讯作者。朱强教授团队成员吕志威博士、王致远、李卓宇、史志芳、陈振南，以及中山大学的郭川副教授等也为该研究做出重要贡献。徐振，南方科技大学博士后，博士毕业于哈尔滨工业大学。目前，他在深圳市高性能材料增材制造重点实验室和增材制造创新中心工作。研究兴趣涵盖增材制造、机器学习、高温合金和蠕变。他已发表论文22篇。胡小刚，中山大学先进制造学院副教授，博士生导师，深圳市高层次人才。研究兴趣为高性能金属、金属基复合材料增材制造应用基础研究，发明了可高效低成本修复构件孔隙性缺陷（微裂纹、气孔、缩孔、疲劳/蠕变损伤等）的液相诱导愈合后处理、合金蠕变性能高通量评价与预测、铝基复合材料直写沉积等多项原创技术。作为项目负责人先后承担军委装备发展部慧眼行动项目、国家自然科学基金面上项目和青年项目等纵向课题10项。已在Acta Materialia、Scripta Materialia等国际期刊上发表论文60余篇，获2022年度深圳市科技进步一等奖。朱强，南方科技大学讲席教授，1994年博士毕业于德国爱尔兰根-纽伦堡大学（Universität Erlangen-Nürnberg）；曾任北京有色金属研究总院副总工程师、首席专家、学术委员会委员、国家有色金属复合材料工程技术研究中心副主任、北京市金属先进成形技术中心首创主任，科技部十二五《高品质特殊钢和高温合金》总体专家组专家。现为英国材料、矿业与矿物学会会士，第十五届国际半固态技术委员会主席，中铸协半固态技术工作委员会主任委员。近5年先后承担国家科技支撑、国际合作、重点研发计划以及省市等纵向科研项目和企业合作横向项目，总经费超亿元人民币。获2022年深圳市科技进步一等奖。发表论文190余篇，编辑出版专著2本，专利62项。Z. Xu, X. Hu, C. Guo, Z. Lv, Z. Wang, Z. Li, Z. Shi, Z. Chen, Q. Zhu, Creep behaviour investigation of additively manufactured IN738LC superalloy based on Materials Genome approach, Materials Science and Engineering: R: Reports 163 (2025) 100914. https://doi.org/10.1016/j.mser.2024.100914资料来源：南方科技大学
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