热处理对激光增材制造IN718合金组织及析出相演变的影响

研究了经过固溶+双时效(SA)、均匀化+双时效(HA)、均匀化+固溶+双时效(HSA)3种热处理后IN718合金的微观组织、析出相的演变。结果表明,沉积态试样中的显微组织为柱状晶结构,并贯穿多个沉积层;经过SA热处理后开始发生再结晶;经HA和HSA热处理后再结晶程度显著提高。热处理能够促进沉积态中的柱状晶逐渐向等轴晶转变。沉积态试样中存在γ基体、Laves相和一些碳化物;经过SA热处理后溶解了大部分的Laves偏析相,并在晶界、晶内、枝晶间析出大量的针状δ相,还有部分碳化物残留;经过HA热处理后,Laves偏析相、δ相全部溶解,只有少量的碳化物残留;经过HSA热处理后Laves偏析相全部溶解,在晶界处析出部分δ相,还有少量的碳化物残留。沉积态试样中没有γ′、γ″相析出,3种热处理状态均有大量的γ′、γ″相析出。     

热处理对选区激光熔化GH3536合金晶界与拉伸行为的影响

采用选区激光熔化制备了GH3536合金,并分别进行固溶处理和热等静压处理,研究不同热处理手段对GH3536合金的组织形貌、晶界形态及室温拉伸行为的影响。结果表明:沉积态试样的组织由超细柱状亚晶粒与熔池界组成,存在气孔与微裂纹等缺陷;选区激光熔化试样分别经固溶处理和热等静压处理后,二者致密度均上升,组织转变为由交替分布的大小不等等轴晶粒组成,但热等静压的沿晶界析出M_(23)C_6相,形成锯齿状的弯曲晶界;沉积态试样的拉伸性能表现出各向异性的特点,固溶处理可消除拉伸性能的各向异性,但抗拉强度和屈服强度均有下降,延伸率明显上升。热等静压态试样与固溶态试样相类似,但其抗拉强度、屈服强度和延伸率均有进一步的提高;3种形态合金的断裂机制均为微孔聚集型的韧性断裂。     

激光立体成形镍基单晶高温合金显微组织研究

采用激光立体成形(Laser Solid Forming,LSF)技术制备了一种镍基单晶高温合金,对沉积态和热处理态试样进行了显微组织观察。结果表明,沉积态单晶高温合金试样中下部为二次枝晶不发达的微细枝晶,一次枝晶间距随试样高度的增大而略有增加;试样的顶部存在转向枝晶层。枝晶间均匀弥散分布着类圆形显微疏松和小块状MC型碳化物。透射显微镜观察可知,沉积态试样γ基体中分布着大量纳米级γ'颗粒。沉积过程中累积的残余应力在γ基体中萌生了位错,并推动了位错滑移,致使一些位错在γ基体通道中发生缠结,有些位错甚至切入γ'。进行固溶+两级时效热处理后,试样发生了完全再结晶,再结晶晶粒大小极度不均匀,有些再结晶晶粒中还存在孪晶。热处理后,LSF试样中γ'析出相的尺寸分布与传统铸造合金热处理后相似。     

Ni-20Cr-18W基高温合金热轧组织演变和力学性能

采用力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)研究了热轧态固溶强化型Ni-20Cr-18W基变形高温合金的室温拉伸行为、微观组织演变及断口形貌,结合X射线衍射(XRD)确定了合金的相结构。结果表明,合金热轧态组织由再结晶后的细小等轴晶粒构成,晶粒尺寸为20~30μm,可达ASTM 7级,组织中可见大量退火孪晶,M6C型碳化物颗粒主要弥散分布在晶界上。热轧态合金由于组织细化使抗拉强度升高,断裂方式以穿晶断裂为主,碳化物颗粒成为导致拉伸断裂的裂纹源,使合金塑性下降。合金的室温拉伸断口呈韧性等轴韧窝,韧窝中心为M6C型碳化物颗粒。     

热处理对SLM成形的Inconel 718合金组织的影响

研究了固溶+双级时效处理对激光选区熔化(SLM)工艺制备的Inconel 718高温合金微观组织形态和析出相的影响。结果表明,SLM沉积态合金为椭圆状晶组织,其由细小柱状晶组成。沉积态合金经固溶处理后转变成等轴细晶组织,且随固溶温度升高,晶粒尺寸增大。经固溶+双级时效处理后,合金会在晶界和晶内析出多种析出相,在940~1 020℃固溶过程中晶界析出短棒状δ相(Ni3Nb),在620~720℃时效过程中晶内析出针状δ、圆盘状γ″(Ni3Nb)和黑点状γ′相(Ni3Al,Ti)。     

激光快速成型FGH96高温合金的显微组织及缺陷分析

以激光快速成型FGH96粉末高温合金为研究对象,采用光学及扫描电子显微镜对沉积态与固溶时效后的显微组织结构进行表征,并分析微观组织与缺陷的特征及形成原因;对两种状态试样进行室温拉伸试验,对比二者的力学性能,并采用体式显微镜及扫描电子显微镜对断口进行观察,分析断裂特征。结果显示:激光快速成型FGH96沉积态组织主要为垂直于熔覆界面的柱状晶,晶内为细密树枝晶,碳化物聚集于枝晶间;重熔区内枝晶结构明显粗大,显示为白亮色;激光快速成型FGH96材料中的主要缺陷为微裂纹,沉积态微裂纹存在于枝晶间,并沿晶界扩展;固溶时效后为典型沿晶裂纹;固溶时效后,FGH96中碳化物减少,组织更加均匀,晶粒尺寸减小,力学性能较沉积态有所提高。     

热处理对激光选区熔化成形Inconel 718合金显微组织结构和力学性能的影响

主要研究了激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形Inconel 718合金经固溶时效(SA)、均匀化+固溶时效(H+SA)、热等静压+固溶时效(HIP+SA) 3种热处理后显微组织结构的转变与力学性能之间的关系。结果表明,沉积态试样的晶粒内部存在大量树枝晶结构,枝晶间析出了大量硬脆Laves相。恰当的均匀化处理虽能促进δ相析出,但无γ"、γ'相,材料强度较低。热等静压(1080℃, 148 MPa, 2 h)能有效消除沉积态中的Laves相和微孔,经随后SA处理,材料的晶粒明显细化,晶界趋于平直,且强化相析出,材料的屈服强度、抗拉强度和硬度(HV_(0.2))显著提高,分别达到1191 MPa、1361 MPa、4900 MPa,断后伸长率达13.30%,在提高材料强度的同时较大程度保留了材料的延展性,获得了良好的综合力学性能。     

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。     

选区激光熔化Mar-M509合金成形性能及热处理工艺研究

针对选区激光熔化（SLM）成形Mar-M509合金进行了打印工艺参数优化,得到孔隙和微裂纹较少的优化工艺参数。并设计固溶、固溶+时效两种热处理制度,研究热处理对显微组织及力学性能的影响。与直接打印态样品相比,热处理主要导致两种析出相的产生,亮白色近圆形富Cr-Co碳化物颗粒和暗灰色不规则长条形富Ta-W碳化物。室温拉伸试验结果表明,沉积态样品表现出高的抗拉强度和屈服强度,固溶热处理后的抗拉强度降低500MPa,固溶+时效热处理后抗拉强度下降约350MPa。造成强度降低的主要原因是热处理过程中发生了晶粒粗化和残余应力消除。固溶处理后样品中析出物以富Cr- Co碳化物为主,少量大尺寸Ta-W碳化物沿晶界析出。固溶+时效处理后Ta-W碳化物含量增加,以沿晶界和晶内两种方式存在。热处理后材料塑性未得到改善,两种热处理制度均导致产生大量沿晶界析出的碳化物,推测会对材料塑性产生不利影响。为了改善SLM Mar-M509的强度和塑性,需通过热处理工艺对析出碳化物的尺寸和分布进一步调控。     

块状碳化物的形态演化及对镍基合金蠕变性能的影响

通过不同工艺热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种定向凝固镍基合金中碳化物形态演化与蠕变性能的影响。结果表明:铸态DZ125合金中存有粗大块状MC型碳化物,热处理期间合金中MC型碳化物可发生分解和形态演化,逐步转变成粒状M23C6型碳化物。随固溶温度提高、时间延长,碳化物发生分解及形态演化的几率增加,并使细小粒状M23C6型碳化物沿晶界不连续析出。与低温固溶处理合金相比,高温固溶处理合金在780℃具有良好的蠕变抗力。其中,以共格方式嵌镶在?基体中的立方γ′相均匀分布在枝晶干和枝晶间区域,并有细小粒状碳化物沿晶界弥散析出,可抑制晶界滑移,是大幅度提高合金蠕变抗力的主要原因。在近780℃蠕变后期,与应力轴呈45?角的晶界承受较大的剪切应力。裂纹在沿与应力轴呈45?角的晶界处萌生与扩展,直至断裂是合金的蠕变断裂机制。     

热处理工艺对N06600合金热轧板组织与性能的影响

研究了热处理工艺对N06600合金热轧板组织与力学性能的影响。结果表明,N06600板材组织主要为奥氏体+沿晶界分布的网状碳化物+晶内碳化物。随着固溶温度的升高,碳化物含量逐渐减少,强度降低,当固溶温度升高至980 ℃,开始发生明显再结晶,同时部分晶粒已充分长大。当固溶温度继续升高至1020 ℃,组织再结晶完成,晶粒平均尺寸达到127 μm,碳化物全部固溶于基体中,强度大幅降低,伸长率显著增加,组织中出现了大量孪晶。N06600合金板材合金化程度低,碳化物含量较低,换向轧制制备的板材横纵向组织与性能差异较小,表现出了较低的各向异性,即使通过650 ℃+950 ℃和950 ℃+650 ℃二次固溶处理,或通过水淬加快冷却速度,组织与性能均保持良好的稳定性。     

激光立体成形Ti60合金组织性能

研究激光立体成形(Laser Solid Formed,LSF)Ti60合金热处理(双重退火980℃,2hAC+650℃,3hAC)前后的组织形成规律,分析其在室温和高温(600℃)下的拉伸性能。研究发现:Ti60合金在激光立体成形过程中由于熔池顶部形成的等轴晶层占有一定的比例,在熔覆新层时未被完全覆盖,在整个熔覆层中呈现出等轴晶的宏观形貌,并出现了层带组织。Ti60合金激光沉积态显微组织为魏氏组织,由大量沿原始等轴β晶界向晶内生长的α板条束和少量板条间β相组成,成形件室温和高温强度分别高于锻造件,室温塑性比锻造件低,而高温塑性超过锻态;经过双重退火后,成形件中的层带组织消失,晶界α相被打断,不连续分布在原始的β晶界处,晶内α板条粗化,并部分球化,这使得室温和高温强度略有下降,但塑性增高,综合力学性能提高。     

退火对Ni-W合金药型罩组织与性能的影响

用电沉积方法制备了含钨1.76%(质量分数)的Ni-W合金药型罩。通过拉伸试验对原始电铸态和热处理后样品的力学性能进行了评价,并利用X射线衍射、透射电子显微镜、俄歇电子能谱等技术对原始电铸态和热处理后样品的微观结构进行了分析。结果表明,通过电铸技术制备的Ni-W合金药型罩材料强度较高,晶粒细小并具有(111)织构。制备的Ni-W合金仍具有面心立方结构,W固溶在Ni的晶格中。Ni-W合金药型罩材料经300℃退火后,晶粒发生异常长大,(111)织构转变为(220)织构。经500℃退火后,由于硫在晶界的偏析,发生沿晶断裂,严重影响了材料的力学性能。     

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。     

精密喷射成形HM1钢的组织与硬度

采用OM、XRD、SEM和EDS以及硬度测试等方法对精密喷射成形HM1热作模具钢的微观组织、物相、元素分布及硬度等进行了分析,并与铸态材料进行了比较。结果表明,铸态组织为粗大的枝状晶,晶粒尺寸150～200μm,晶界处为粗大连续的网状碳化物组织;喷射态HM1钢为细小的等轴晶组织,晶粒尺寸20～50μm,晶界处弥散分布少量细小的先共析碳化物相,喷射态材料有效的消除了元素偏析和网状碳化物组织。对喷射态和铸态材料进行回火处理的研究表明,喷射态材料回火后具有比铸态材料回火后更高的硬度,其高温耐热性提高;在520℃回火2 h,喷射态硬度达52～54 HRC,铸态为50～51 HRC。     

热处理对粉末冶金Inconel 718高温合金组织及性能的影响

以超高转速等离子旋转电极法(SS-PREP法)制备的高球形度Inconel 718高温合金粉末为原料,采用热等静压(HIP)工艺制备了Inconel 718粉末高温合金,重点研究了热处理制度对合金组织和力学性能的影响。实验结果表明:采用SS-PREP法制得的Inconel 718高温合金粉末粒度分布均匀,球形度良好,具有优异的HIP工艺性能;随着固溶温度的提高,合金晶界逐渐变浅,说明晶界析出相数量逐渐减少。时效热处理后,沿晶界析出大量针状δ相,同时还有少量MC碳化物相。在1210℃、120MPa条件下保温保压4h的HIP工艺下,经1020℃固溶热处理后,合金室温抗拉强度可达1404MPa;经980℃固溶处理后,合金在650℃的高温抗拉强度为1153MPa,固溶处理温度为980℃的合金综合性能较好。     

热等静压冷速对SLM成形K536合金力学性能的影响

采用激光选区熔化工艺制备K536航空发动机零件,研究了不同冷速的热等静压HIP工艺对制件组织及力学性能的影响。结果表明,激光选区熔化K536高温合金制件经HIP处理后,制件内部产生完全再结晶,金相组织为奥氏体基体及晶内和晶界碳化物,合金强度降低、塑性上升,数据分散性下降;随HIP冷速的增大,组织中晶界碳化物减少,晶内出现少量颗粒状碳化物,有效提升了合金在815℃的高温屈服强度。