近期，中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所在3D打印中國抗中子輻照鋼（簡稱“CLAM鋼”）研究方面取得新進展。研究人員采用熱等靜壓結合調質熱處理方法，解決了3D打印材料中存在的微缺陷及各向異性問題，獲得了高強韌性的3D打印CLAM鋼，相關成果發表在國際期刊Journal of Nuclear Materials上。

3D打印技術在制備小型化復雜構件方面具有獨特優勢。CLAM鋼是核能安全所團隊牽頭研發的具有自主知識產權的中國抗中子輻照鋼，可用于聚變堆、聚變裂變混合堆和裂變鉛基堆等先進核能系統。此前，核能安全所團隊已利用選區激光熔化技術實現了CLAM鋼聚變堆包層第一壁樣件的3D打印。但由于3D打印具有層積成型的特點，成型后的材料存在力學性能各向異性以及較多微缺陷，強韌性是性能短板，可對材料的服役安全性產生嚴重影響。

為解決這一問題，研究人員采用熱等靜壓（HIP）結合調質熱處理方法對3D打印的CLAM鋼進行處理。結果表明，在HIP的1150℃高溫及150MPa高壓作用下，實現了3D打印材料各向異性的消除，以及熔合不良等微缺陷的塑性變形彌合。同時，結合調質熱處理獲得了回火馬氏體組織，實現了材料強度和韌性的良好匹配。研究結果為3D打印高性能部件提供了重要的材料支撐和技術保障。

該研究得到國家重點基礎研究發展計劃、中科院百人計劃、國家自然科學基金和安徽省自然科學基金等的資助。

3D打印CLAM鋼在不同方向拉伸性能及HIP與調質處理前后組織TEM圖像