復雜結構單晶高溫合金葉片長期服役于極端高溫/高應力耦合環境，易發生葉尖磨損失效。激光修復憑借“精準控形、逐層外延”的優勢，成為單晶葉片修復的主流技術。

近日，重慶研究院3D打印技術研究中心在《Journal of Alloys and Compounds》期刊上發表了題為“Mechanism of microstructure evolution of DD5 single-crystal superalloy fabricated by dual-wavelength laser powder bed fusion”的研究進展，這也是國內外首次報道DD5單晶同軸雙波長激光粉末床修復技術。針對單晶葉片非(001)晶面激光修復特有的G/R場耦合調控難題，該論文提出熔池熱力學梯度與晶體外延生長的動態耦合機制是決定單晶完整性的核心要素，而通過同軸雙波長激光協同調控可實現熱-力-相變多場耦合過程的精準匹配。論文作者采用同軸雙波長激光粉末床修復新工藝，通過調節軸向/徑向熱流比例解決了復雜曲面非對稱熱傳導導致的G/R失配問題。研究結果發現，通過同軸雙波長實時補償熔池溫度梯度分布，動態匹配枝晶外延生長方向與基底晶體取向，可保證單晶結構連續外延生長。

該研究成果揭示了晶面取向對單晶完整性的決定性影響，有力佐證了同軸雙波長技術在調控枝晶外延生長方面的技術優勢和潛力，為揭示單晶葉片非(001)晶面激光修復枝晶外延生長機制和界面缺陷動態演化規律奠定科學基礎，為復雜空心單晶葉片激光粉末床修復形性協同調控提供理論支撐，對于建立更廣義的復雜曲面單晶高溫合金葉片修復提供了新范式。

重慶研究院王林志副研究員為論文的第一作者兼通訊作者，該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院金屬研究所、中國科學院青年創新促進會等支持。

圖1 同軸雙波長激光粉末床修復DD5合金晶界分布及晶面取向偏差角統計圖

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838825015725