近日，我校机械工程学院青年教师党晓凤为第一作者、西安石油大学为第一单位，在塑性力学领域国际顶级期刊《International Journal of Plasticity》（中科院一区TOP期刊，IF=9.4）上发表了题为《Shear banding mediated fracture mechanisms in additively manufactured IN738 superalloys under low-strain-rate loading》的最新研究成果。合作者包括我校郑杰副教授和窦益华教授。

IN738高温合金作为航空发动机热端部件的关键材料，其断裂行为直接影响部件可靠性。传统铸造工艺因碳化物粗化导致的应变失配裂纹问题长期存在。增材制造技术是航空航天复杂精密构件成型的革命性手段，其中电子束粉末床熔融技术（Electron Beam Powder Bed Fusion, EBPBF）通过真空高预热温度（>1000 °C），显著降低残余应力并有效抑制裂纹形成，成为涡轮叶片用高温合金增材制造的重要技术，但目前对EBPBF制备的高温合金的断裂机理认识不足，制约着该技术的工程应用。

本研究首次揭示了EBPBF制备的IN738高温合金在低应变率（1×10⁻³ s⁻¹）拉伸载荷下剪切带介导的断裂新机制。通过优化电子束扫描策略与热场控制，成功制备出缺陷率低、柱状晶<001>织构显著的致密高温合金，其性能优于铸造IN738合金。研究发现，EBPBF工艺制备的高温合金中纳米碳化物均匀分布，有效抑制裂纹萌生，并通过剪切带作用实现穿晶断裂。裂纹扩展路径中形成的剪切带伴随γ'强化相纳米化与动态再结晶现象，通过位错滑移与孪生协同作用耗散裂纹能量，显著提升了合金的裂纹扩展阻力。该研究为高性能高温合金的可靠性设计提供了理论支撑。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641925000555