可能是熔体对氮气的吸收，氮气保护的打印件孔隙比氩气保护的更细小更少。孔隙、晶粒细化及奥氏体存量的差别，使得氮气保护的打印件比氩气保护的打印件有更高的屈服强度和延展性。（如下图）
2、热量传递
保护气体还有一个作用往往被忽视，那就是传递热量。我们先看下表：
从上表中可以看到，氦气的导热系数和比热容都高出了一个数量级，氮气的导热系数和比热容比氩气大许多。在L-PBF中，有什么意义呢？
相同条件下，氮气比氩气更容易加快熔池冷却速度，氦气的效果更加明显。不仅是L-PBF，在真空气雾化制粉（VIGA）中，保护气体这样一个重要的区别往往都是被忽视的。
如何加以利用？不仅仅是打印件的性能有了区别，还有奇效。接下来，工号002通过一个案例来介绍。
近期瑞典查尔姆斯理工大学采用L-PBF技术打印了1mm和3mm厚度的316L薄壁结构。团队使用的保护气体分别是氮气、氩气和氦气。316L的凝固范围内的单相奥氏体结构和高延展性，具有适应高速冷却的特点。因为氦气的高速冷却效应，使得打印难度降低，薄壁结构件性能更加优秀。
打印参数：层厚20μm；层间夹角67°；扫描间距50-60μm；316L粉末粒度20μm-53μm；
经过检验，三种保护气体打印件氧、氮含量接近。使用氮气作为保护气体，氮含量无明显增加。
三种保护气体打印件硬度如下表：
使用氩气（a）、氮气（b）、氦气（c）打印出的1mm试件构建方向上都有<101>优先取向，EBSD图像如下：
提高400mm/s（37%）的扫描速度，晶粒生长相应降低，构建方向上EBSD图像如下：
与标准扫描速度构建的样品相比，采用较高激光扫描速度构建的样品的特点是沿构建方向上晶粒尺寸更小，晶体结构更随机。
不同保护气体，不同结构厚度，不同扫描速度试件的屈服强度和极限拉伸强度对比如下：
延伸率（a）和氦气保护件的应力-应变曲线（b）对比如下图：
综合以上实验发现，提高扫描速度后，在氦气中生产的材料具有更高的性能。比如YS = 483 ± 12 MPa 的 1 mm 样品的屈服强度略高于其他两种气体（氩气为 464 ± 2 MPa，氮气为 477 ± 7 MPa））；氦气保护的极限拉伸强度UTS=675 ± 14 MPa，氩气为 648 ± 6 MPa。
扫描速度的大幅提高，熔池内能量密度降低，这样氦的降温冷却优势就明显表现出来。熔池凝固的变化，产生微观结构的变化，宏观上性能也有了差别。返回搜狐，查看更多