固溶温度对激光增材制造Inconel 718合金组织和性能的影响

目的探索激光增材制造Inconel718高温合金最理想的固溶处理制度。方法利用激光增材制造技术制备了Inconel 718合金,通过组织观察(光学显微镜和扫描电镜)、能谱分析和维氏硬度测试等方法,研究了固溶温度对其组织、析出相及硬度的影响。结果不同固溶温度对Inconel 718的晶粒尺寸有很大影响。在固溶温度1000℃下保温1 h,沉积层开始出现再结晶现象。当固溶温度继续增加到1080℃时,与沉积态的组织相比,晶粒明显细化且再结晶过程基本完成。此外,不同固溶温度条件下,Inconel718的相析出和溶解行为也有所差异。固溶温度为940℃时,在未溶解的Laves相周围存在明显的δ相,当固溶温度继续提高时,δ相由于固溶作用而数量减少。另外,不同固溶温度处理后的合金显微硬度也表现出规律变化。当固溶温度为940℃时,试样硬度高于沉积态硬度,但是随着固溶温度持续升高,合金的显微硬度开始迅速下降并低于沉积态硬度,1050℃时保持稳定;当温度高于1150℃时,显微硬度继续迅速下降。结论激光增材制造Inconel718合金的热处理制度不同于铸造和锻造的热处理制度,其较为理想的固溶制度为1080～1150℃保温1 h。     

超音速激光沉积Ti-6Al-4V合金结合界面特征数值模拟及试验验证

目的探究超音速激光沉积(SLD)过程中激光辐照温度和颗粒撞击速度对Ti-6Al-4V合金结合界面特征的影响规律,并通过试验对数值模拟结果进行验证。方法基于Johnson-cook材料模型,利用ABAQUS2017软件并采用欧拉-拉格朗日耦合CEL(CoupledEuler-Lagrange)计算模型和Lagrange计算模型,进行Ti-6Al-4V单颗粒和多颗粒的撞击行为数值模拟,并结合超音速激光沉积试验验证模拟结果。采用扫描电镜(SEM)和光镜(OM)对涂层的界面结合特征进行观察和分析。结果单颗粒撞击温度场模拟结果表明,当激光辐照温度为1073K时,随着撞击速度的增加,颗粒界面结合温度不断升高。当撞击速度为800m/s和900 m/s时,颗粒与基体局部最高温度分别为1876.7 K和1874.8 K,界面发生微熔。800 m/s时,颗粒压缩率为34.3%,扁平率为1.27,有效塑性应变为2.6,基体的凹坑深度为7.88μm,该参数下的超音速激光沉积涂层界面结合良好。多颗粒撞击温度场模拟结果表明,当撞击速度为800 m/s时,随着激光辐照温度的升高,孔隙逐渐减少。激光辐照温度为1073 K时,颗粒撞击界面的温度高达3463.7 K,但颗粒内部的温度还未达到熔点并保留在1073～1676.8 K。随着激光功率的升高,钛合金涂层的孔隙率降低为0.67%(SLD 700W),约为同条件下CS涂层孔隙率(8.31%)的1/12。结论激光辐照的热能使颗粒与基体以及颗粒间界面处的温度达到了材料熔点,实现颗粒表面微熔形成冶金结合。冷喷涂Ti-6Al-4V涂层中,颗粒与基体以及颗粒间均存在明显的孔隙,超音速激光沉积Ti-6Al-4V涂层颗粒与基体以及颗粒间的界面结合良好,试验结果与数值模拟结果大致吻合。