烧结时间对粘结剂喷射成形 17-4PH 不锈钢有什么影响？

尽管生坯孔隙体积较大，但仍具备足够的完整性，可满足清粉、搬运及入炉转移的要求。

1390 °C 烧结，保温 1 h 后相对密度达到 98.57%，而 4 h 后其均值也仅提高 0.64 个百分点至 99.21%。

X、Y 方向的收缩率相当，而 Z 方向的收缩率始终高于X、Y方向，表明存在各向异性。各方向的收缩率均未随保温时间的延长而持续增大，说明在 1390 °C 下保温 1 h 后，宏观尺寸收缩已基本稳定。

体积收缩率呈现出类似趋势，与保温时间之间没有单调依赖关系。因此，尽管平均相对密度从 S1 到 S4 略有上升，但体积收缩率几乎不变，说明宏观尺寸收缩已基本饱和。长时间保温过程中有限的额外致密化，与内部残余孔隙的持续演化和逐步消除相一致，而非试样整体进一步收缩所致。

各条件下开孔孔隙率均低于 0.25%，表明大部分连通孔隙在第一个小时内即已闭合，残余孔隙以孤立闭孔为主。随着保温时间延长，闭孔孔隙率由 1.194% 逐步降至 0.572%，总孔隙率也相应下降。虽然 S4 的表观开孔孔隙率略高于 S2，但二者仅相差 0.080 个百分点，并未改变孔隙演化的总体趋势。

上述结果表明，在 1390 °C 下保温 1 h 已足以进入近全致密区间并完成大部分宏观收缩。

三个样品的衍射谱线相似，主要反射峰分别位于约 44°、65° 和 82°，对应体心立方（BCC）的 (110)、(200) 和 (211) 晶面。因此，烧结样品仍以 BCC 结构为主，这主要与 17-4PH 不锈钢的马氏体基体相关。在 BCC (110) 峰的低角侧约 43° 处，可见一个强度弱得多的反射峰。该特征存在于全部三个样品中，可标定为面心立方（FCC）的 (111)，表明存在少量 FCC 组成相。其强度相对于 BCC 反射峰很低，证实基体仍以 BCC 为主导。

将保温时间由 1 h 延长至 4 h，会使马氏体取向畴区粗化，使 δ 铁素体由狭窄的晶界网络转变为宽大的连续条带，并在整体上逐步降低局部取向差的同时，促使其向连续相界附近局域化。因此，本文通过 SEM、EBSD 和 TEM 中相互关联的形貌与缺陷衬度来评估相演化——尽管 δ 铁素体与 α′ 马氏体的 BCC 衍射响应相互重叠，这些手段仍能分辨出网络向条带的转变以及局部回复。

晶体学取向的选择与观察到的组织转变相一致。长时间保温过程中，细小取向畴区逐步粗化并合并，而取向相近的宽大 δ 铁素体条带和马氏体条带则优先长大。因此，极密度由 2.05 增至 26.86，反映的是高温保温过程中取向选择性粗化与长大，而非主导 BCC 相组成的改变。

S1 由高位错板条马氏体、低缺陷 δ 铁素体条带以及弥散的 FCC 结构纳米颗粒组成。马氏体位错亚结构、颗粒／基体失配场以及富缺陷的 δ/α′ 界面共同造成了显著的多尺度不均匀性。

S2 含有更宽的 δ 铁素体畴区，其 BCC 点阵局部近乎无缺陷，而相邻马氏体仍保留密集位错和板条亚结构。低缺陷 δ 铁素体、富位错马氏体、位错墙以及弥散的 FCC 结构纳米颗粒共存，构成了一种分区更为明显的多尺度显微组织。

S4 与 S1、S2 相比，δ 铁素体畴区更宽大，内部缺陷也更少，表明长时间保温过程中回复程度增强。

S4 由充分回复的 δ 铁素体、高位错 α′ 马氏体、FCC 结构纳米颗粒以及富缺陷的 δ/α′ 界面组成。长时间保温促进了 δ 铁素体内部的回复，同时保留了马氏体中密集的相变诱导缺陷，并使位错沿连续相界聚集。

在 S1、S2 和 S4 的典型 TEM 视场中，FCC 结构颗粒始终保持近球形，尺寸在数十纳米量级。这些观察未显示出颗粒形貌随保温时间发生系统性变化；据此，本文将颗粒视为一种持久存在的组成相，而非造成拉伸响应差异的主要变量。

S1 的流变应力较早开始下降，而 S4 既具有最低的最大真应力，其高应力变形区间也最窄。

S2 的应变硬化响应最为稳定，而 S4 的应变硬化能力丧失得更快。

拉伸响应与不同保温时间下形成的独特显微组织相一致。S1 结合了密集位错、细小马氏体板条和弥散的 FCC 结构纳米颗粒，因而强度高但变形稳定性有限。S4 中长时间保温促进了 δ 铁素体粗化、位错回复和明显织构的形成，并伴随强度降低。S2 中，低缺陷 δ 铁素体、富位错马氏体、位错墙和弥散的 FCC 结构纳米颗粒在空间分布上更为均衡。这种显微组织分区既有利于低缺陷区域中的塑性协调，又保留了承载能力强的富位错马氏体，与三种条件中所测得的最佳强度–塑性匹配相一致。

‌（1）‌ 材料在保温 1 h 后即进入近全致密区间，相对密度达到 98.57%，保温 4 h 后也仅小幅增至 99.21%。此时宏观收缩已基本稳定，而实测闭孔孔隙率随保温时间延长总体下降，表明残余孔隙仍在继续发生烧结后期的演化。Z 方向收缩率始终偏大，说明生坯中由逐层堆积引起的各向异性在烧结后依然保留。

‌（2）‌ 延长保温并未改变以 BCC 为主导的相组成，但显著改变了相拓扑、织构和缺陷分布。显微组织由 S1 中细小且高缺陷的状态，演变为 S2 中低缺陷 δ 铁素体与富位错马氏体分区共存的结构，最终在 S4 中形成粗大、强织构的条带，并伴有明显的界面缺陷局域化。FCC 结构纳米颗粒及其相关的失配应变场在全部所研究条件中始终存在。

‌（3）‌ 拉伸行为并未随平均相对密度的微小升高而同步变化。S2 在保持约 899.4 MPa 极限抗拉强度的同时，表现出最稳定的塑性流动。这一响应与由低缺陷 δ 铁素体和富位错马氏体构成的分区组织以及位错墙、颗粒–基体界面有关。保温延长至 4 h 会促进 δ 铁素体粗化、位错回复和织构增强，同时使强度和塑性均下降。因此，在所研究的约 98.6–99.2% 近全致密区间内，相拓扑和缺陷分区与拉伸响应的关联，比块体密度残余的微小差异更为紧密。