Optimizing laser additive manufacturing (LAM) scanning strategies is crucial for improving the quality and performance of metallic parts formed by laser powder bed fusion (LPBF), particularly for alloys with high susceptibility to cracking. However, there is limited research on the effects of unidirectional and unidirectional-remelting strategies on the temperature field and forming quality of LPBF-manufactured Hastelloy X (HX), a nickel-based superalloy highly susceptible to cracking. This study focused on the temperature field, surface roughness, crack occurrence, and mechanical and thermal properties of LPBF-manufactured HX, employing four different laser scanning strategies: chessboard, bidirectional, unidirectional, and unidirectional-remelting. Specimens manufactured using the unidirectional-remelting strategy showed the lowest surface roughness (4.12 μm), highest density (99.64 %), superior tensile properties (tensile strength of 1068.29 MPa and elongation of 16.82 %), lowest coefficient of friction (0.65), highest thermal conductivity (9.77 W/m·K), and lowest specific heat capacity (0.38 J/g/K) compared to other strategies. This can be attributed to the unidirectional-remelting strategy resulting in specimens with equiaxed grains, the most uniform elemental and residual stress distributions, as well as the strongest grain boundary and dislocation strengthening. Moreover, it exhibited compressive residual stress in HX specimens. Interestingly, the tensile properties of the unidirectional-formed HX parts ranked second only to the unidirectional-remelting formed parts, owing to the efficacy of texture strengthening. These findings provide insights into the underlying mechanisms of optimizing laser scanning strategies for LPBF fabrication of HX, offering essential references for the LAM of crack-sensitive alloys, especially nickel-based superalloys.

With the growing demand for lightweight and high-performance components applied in extreme aerospace environments, there is a prospective interest in producing the integrated multi-material components consisting of titanium alloy and aluminum alloy. Laser powder bed fusion (LPBF), as a laser powder bed based additive manufacturing process with a high production flexibility, shows a promising potential in creating multi-material components. However, due to the possibility of the generation of various intermetallic compounds (IMCs) at the interface, it has been a significant challenge to fabricate reliable Ti/Al alloy multi-material components without any crack formation by LPBF. In this study, the Ti6Al4V/AlMgScZr multi-material parts were fabricated by LPBF and the effects of building parameters of AlMgScZr on the residual stress and crack control of Ti6Al4V/AlMgScZr multi-material parts were investigated. The evolution mechanisms of IMC phases at the interface under laser interaction were further revealed. Due to the change of elemental compositions and difference in Gibbs free energies of IMCs, a gradient ordered transition zone with a width of about 450 μm consisting of Al3Ti, TiAl, and Ti3Al was formed from AlMgScZr to Ti6Al4V. A finite element model was established to explain the effects of process parameters on residual stress evolution, cracking formation and its control. As the scan speed increased from 500 to 1100 mm/s and the attendant building height of AlMgScZr increased to 60 layers, the residual stress of laser processed Ti6Al4V decreased from 439 to 364 MPa, but the residual stress of AlMgScZr increased from 195 to 303 MPa. As the applied scan speed was enhanced to process AlMgScZr, the element diffusion was mitigated, thereby reducing the formation of IMCs and stress concentration. This study shows the possibility of in-situ control of IMCs and residual stress by process optimization during LPBF preparation of titanium alloy/aluminum multi-material parts without crack formation.