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。     

17-4PH汽轮机叶片激光固溶强化抗汽蚀性能研究

为了提高汽轮机叶片的抗汽蚀性能,采用激光固溶+时效的表面强化工艺对17-4PH沉淀硬化不锈钢进行表面处理。在3.5%NaCl溶液中进行超声波汽蚀试验,评估材料的抗汽蚀性能,揭示汽蚀失效机理。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、VHX-5000超景深三维显微镜等手段分析汽蚀前后表面形貌和组织演变机理,利用显微硬度仪检测材料的硬度。结果表明:通过激光固溶强化可获得约2mm厚的强化层;激光固溶强化后的17-4PH表面硬度显著提高,强化层的最高硬度为491HV0.2,较基体高出116HV0.2;由于弥散强化相ε-Cu的析出,汽蚀试验40h后17-4PH激光固溶强化试样的累积失重量为基体的60%,表面粗糙度为基体的47%。     

热处理对激光熔覆IN939合金涂层组织与性能的影响

目的优化IN939镍基高温合金涂层的组织与性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术制备了IN939涂层,并将涂层分成四组,一组作为对照,其余三组分别采用单固溶处理、单时效处理、完全热处理(固溶+时效)。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),分析了显微组织结构和物相组成,并通过显微硬度测试、电化学腐蚀试验来研究热处理过程中涂层组织的变化对硬度和耐蚀性能的影响。结果激光熔覆IN939高温合金涂层的形貌良好,并且没有出现气孔、裂纹等缺陷。热处理前试样中很难观察到γ′相,而三组热处理后的试样中均出现了γ′相沉淀,其中单固溶处理后析出的γ′颗粒的平均粒径为60 nm,而单时效和完全热处理所析出的γ′颗粒的平均粒径为100 nm。热处理后涂层显微硬度有所提高,其中单时效后的涂层平均硬度为472.7HV0.2,比热处理前提高了10.2%;完全热处理后的涂层平均硬度为475.6HV0.2,比热处理前提高了10.9%。此外,电化学腐蚀试验结果显示,单时效处理和完全热处理后的IN939涂层的自腐蚀电流密度明显减小(分别为3.014×10~(–7)、3.441×10~(–7) A/cm~2),使得极化电阻分别提高了35.1%和39.3%,腐蚀速率大大降低。结论热处理能够使激光熔覆IN939涂层中的γ′相析出,单时效与完全热处理过程中γ′相的析出方式不同,但最终的尺寸和分布基本一致。热处理可以提高涂层的硬度和耐蚀性能,其中完全热处理对性能的提升最明显,单时效处理次之。     

不同时效温度下激光增材再制造IN718合金层的组织与性能研究

研究了不同时效处理对激光增材再制造IN718合金组织及性能的影响。结果表明,时效处理不能改变激光增材再制造IN718合金的外延生长组织特征,但在微观上能够影响Laves在枝晶间的含量和形态。在不同时效温度条件下,随着时效时间的增加,γ"相逐渐长大并在保温一定时间后发生γ"相到δ相的转变,且时效温度越高,所需时间越短。此外,不同时效温度下处理后的修复区显微硬度和抗拉强度随时间均表现出先增后减的趋势。720℃条件下,显微硬度(HV0.2)在时效16 h时出现峰值4100 MPa,而760和800℃条件下时效4 h时出现峰值,分别为3850和3610 MPa。720,760及800℃时效条件下不同时效时间对应的抗拉强度最大值分别为1153,1090和1026 MPa。     

激光增材再制造IN939修复区显微组织与拉伸性能研究

目的 研究采用IN939粉材对镍基高温部件增材修复的可行性,获得增材修复区微观组织与性能分布规律,为燃机部件修复提供支持.方法 探索了IN939合金激光熔覆成形工艺,并进一步开展了IN939增材修复镍基合金梯形槽试验研究,分析了增材修复区显微组织结构与物相组成,研究了激光再制造过程组织变化对修复区显微硬度、拉伸性能的影响.结果 IN939激光修复区形貌良好,组织致密,无明显裂纹、气孔等缺陷.熔覆层主要存在γ奥氏体相和Laves相.IN939修复区由底部至顶部,冷却速率逐渐减小,导致一次枝晶间距逐渐增大,Laves相分布先增多后略有减小.修复区界面处的平均横向残余拉应力为346 MPa.修复区显微硬度由底部至顶部呈现先增大后略有减小的趋势,修复区的平均显微硬度强于基体.修复件的平均屈服强度为548 MPa,极限抗拉强度为959 MPa.激光修复件的拉伸断裂于基体上,显示出IN939合金与基体良好的冶金结合.结论 激光增材修复后,IN939镍基合金修复区的机械性能与结合性能良好,采用IN939粉材进行镍基高温合金的激光增材修复具备可行性.     

Nb元素对低碳Stellite合金激光熔覆层显微组织和磨损性能的影响

使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射分析仪和高温摩擦磨损试验机研究了Nb元素对低碳Stellite合金激光熔覆层显微组织、元素分布、相组成及常温和高温磨损性能的影响。结果表明,添加Nb元素使熔覆层相组织细化,稍高的含碳量与Nb元素的共同作用使其比原合金强化相的体积分数增加了近1倍。熔覆层显微组织主要相由γ-Co以及强化相Co3Mo、NbC组成。在常温磨损试验中,含Nb熔覆层磨损机理以粘着磨损为主。在400℃的高温磨损下,由于碳化物硬质相NbC的作用,含Nb元素的熔覆层比原熔覆层高温耐磨性提高了1倍。熔覆层的高温磨损形式主要以氧化磨损、粘着磨损为主。