镍基单晶高温合金选区激光熔化成形工艺及组织

采用选区激光熔化(SLM)技术,研究了工艺参数对成形SRR99镍基单晶高温合金裂纹、气孔、显微组织等的影响。结果表明,在激光功率一定的条件下,设置合理的扫描速度、扫描间距、分层厚度可成形高致密度试样。激光体能量密度是影响SRR99合金裂纹和气孔的重要因素。裂纹数量和尺寸随激光体能量密度的增大急剧增加。裂纹大多始于熔覆层的层间交界处,有明显的沿晶开裂特征。激光体能量密度过低时,气孔呈不规则形;随着激光体能量密度增大,气孔形貌向圆形转变。SLM沉积试样组织为微细的枝晶组织,一次枝晶间距随沉积高度的增加略有增大,二次枝晶不发达。     

激光快速成形Rene 80高温合金组织及裂纹形成机理

研究了激光快速成形(LRF)Rene 80高温合金厚壁件的凝固组织和裂纹的形成机理。结果表明,激光快速成形Rene 80高温合金的凝固组织为与沉积高度方向平行的定向凝固枝晶组织,由于凝固偏析,MC型碳化物和γ-γ′共晶组织分布于定向凝固组织的枝晶间区域。激光快速成形Rene 80高温合金厚壁件含有许多长度大于10mm,扩展方向与沉积高度方向平行的宏观裂纹。分析表明,这些裂纹为液化裂纹,其形成原因为:激光快速成形时,紧邻激光熔池的热影响区(HAZ)内沿晶界分布的低熔点γ-γ′共晶组织发生熔化,形成热影响区内沿晶界扩展的晶界液相,在热影响区冷却过程中,由于热影响区内固相的收缩应力作用,沿晶界扩展的固-液界面被撕开,从而导致液化裂纹的产生。     

镍基高温合金激光焊接接头组织及裂纹形成原因

分析了激光焊接镍基合金时接头显微组织特征,对焊缝及焊接热影响区中热裂纹产生的原因,进行了初步探讨.研究认为,母材和焊缝中成分偏析及(γ+γ')低熔共晶的存在,是产生热裂纹的重要原因.     

单晶高温合金V槽的激光修复工艺研究

研究了单晶高温合金的修复工艺对枝晶生长的影响,分析了不同底角V形槽对激光修复枝晶生长的影响。通过在DD5试样上进行激光熔覆来确定合适的工艺参数,发现减小热输入有利于扩大定向枝晶区域。DD5的搭接实验结果表明30%的搭接率有利于减小搭接区域的杂晶。选用合适的工艺参数对DD6试样的不同底角V槽进行修复。结果表明,V形槽底角在60°~120°的范围内变化时,底部枝晶生长方向变化不大,但侧壁附近杂晶会随着熔池温度的梯度方向与最优生长方向夹角的增大而减小。当V槽底角为120°时,侧壁区域不产生杂晶。     

低热输入脉冲激光修复高温合金液化裂纹研究

研究了K452高温合金激光增材修复时的开裂特性及液化裂纹产生机理,采用低热输入脉冲激光工艺控制液化裂纹的产生,研究了修复区域的显微组织和力学性能。结果表明,K452高温合金在激光增材修复过程中容易产生液化裂纹,裂纹通常起源于热影响区且沿晶界向基体和修复区域扩展;拉应力作用下热影响区晶界上的液膜形成了液化裂纹。低热输入脉冲激光工艺可以有效控制液化裂纹的产生,脉冲激光修复试样修复区的平均硬度为267.9 HV;抗拉强度和屈服强度分别为814.3 MPa和685.8 MPa,略大于铸态基体的强度;延伸率为4.87%,略小于铸态基体的6.25%。低热输入脉冲激光工艺实现了无裂纹的开槽修复,铸态修复试样强度达到了铸态基体的强度标准,延伸率略低于铸态基体。     

激光熔覆Co基高温合金涂层的显微组织与耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面制备了Co基高温合金涂层,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了涂层的显微组织、物相组成以及磨损表面形貌,测试了涂层的室温滑动摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆Co基合金涂层从底部到表层依次为“胞状晶-粗大枝晶-细小树枝晶”组织,主要由γ-Co固溶体、Fe2Mo相及Co7Mo6相组成,涂层平均硬度约为630 HV,是304L不锈钢基体的3倍,室温摩擦磨损性能是304L不锈钢基体的1～1.5倍.由于难溶元素Mo的固溶强化及Fe2Mo及Co7Mo6硬质相的弥散强化使涂层具有较好的耐磨性能.     

8090 Al-Li合金激光焊及焊后的组织与性能

研究了8090Al－Li合金的YAG激光焊,通过金相观察、显微硬度测定以及电子探针微区成分分析,结果表明：在一定的焊接工艺参数下,能得到优良的焊接接头。单面焊能焊厚度≤0．7mm,双面焊能焊厚度≤1．4mm,焊缝为细晶组织,焊缝窄,热影响区小,焊后应即时去应力处理。     

镍基单晶高温合金水导激光钻孔工艺特性研究

为了探究不同激光功率及扫描速度下水导激光加工技术对镍基单晶高温合金加工微孔的影响规律及规律形成机理。使用自主研发的水导激光加工平台对镍基单晶高温合金CMSX-4在不同激光功率及扫描速度下进行1 mm微孔的加工。然后采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和Vision64软件获得微孔加工时间、孔径、圆度、锥度及重铸层厚度随不同激光功率及扫描速度的变化规律,并研究变化规律的形成机理。结果表明,加工时间、锥度及重铸层厚度与激光能量强度有关。随着激光能量强度的增大,加工时间缩短,锥度变小,重铸层厚度变小。孔径和圆度受激光能量强度及其在材料表面分布的影响。仅当激光能量作用范围控制在水束直径范围下时,孔径及圆度相应获得较好的加工质量。     

可伐合金外壳激光封焊的裂纹原因分析

可伐(Kovar)合金作为一种功能材料,在较宽的温度范围内(-80℃～450℃)内膨胀系数与硬玻璃的膨胀系数相近,可以保证材料的匹配封接。主要分析了可伐合金外壳采用激光封焊时焊缝处产生裂纹的原因,并就改善焊接裂纹提出了改进措施,主要措施包括焊接工艺参数的优化、焊接结构的优化设计、焊接前的清洗及热处理。     

激光熔化沉积DZ408镍基高温合金微细柱晶显微组织及性能

采用激光逐层熔化沉积工艺制备出了DZ408高温合金板状试样,分析了其激光沉积态及热处理后的显微组织,测试合金的室温拉伸力学性能并分析了其断裂机理。结果表明,激光熔化沉积(LMD)DZ408镍基高温合金沿沉积方向具有快速凝固定向生长微细柱晶组织,其一次枝晶间距约为26μm、二次枝晶间距约为8μm,但在枝晶尺度范围内仍存在较明显的元素枝晶偏析,枝晶间γ′尺寸大于枝晶干。顶层沉积层由定向生长微细树枝晶和非定向树枝晶组成,相遇处由于合金液补缩不足产生疏松。在激光沉积过程中选择足够的重熔率,将非定向自由生长树枝晶层和疏松区重熔,是获得致密定向微细柱状晶的必要条件。经过后续热处理,测试合金的室温抗拉强度为1507MPa,延伸率为14.5%。     

激光沉积镍基单晶合金的工艺与微观组织研究

为了探索合适的外延激光金属成形(E LMF)工艺沉积块状镍基单晶高温合金,选择了合适的激光功率、扫描速度、冷却方式组成了九组实验,得到了合适的工艺组合并研究了微观组织演变及形成机理。结果表明:在500W,13mm/s,3 g/min及一般水冷的工艺下可以实现无裂纹的连续外延生长;过大的冷却速度会导致过大的热应力从而诱发裂纹的产生;主体区域为外延生长区,在表面和两端存在非外延生长区。     

激光熔覆Ni-Cr-B-Si-C合金涂层显微组织的透射电镜研究

激光熔覆Ni-Cr-B-Si-C合金涂层组织由块状CrB型硼碳化物,树枝状Cr7C3型碳化物,胞枝状γ-Ni固溶体以及共晶产物组成。依局部成份条件,形成γ-Ni M23C6共晶和γ-Ni 镍硼化物共晶。熔覆过程的非平衡性质导致γ-Ni/Ni3B稳定凝固和γ-Ni/Ni2B亚稳定凝固并存。受快速凝固引起的热应力所致在Cr7C3和M23C6中发生高密度孪生。此外,涂层中存在非晶相,由非晶相包围的γ-Ni固溶体形成调制结构。     

激光成形GH3536合金的显微组织与力学性能研究

采用激光熔覆沉积（LCD）成形技术在锻造GH3536合金表面制备了GH3536合金,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,LCD成形GH3536合金的激光成形区与锻造基材之间形成了宽度为250～320μm的等轴晶结合区。此外,在成形区还发现了宽度为2～2.5 mm具有枝晶结构的鱼鳞状熔池,以及少量孔洞缺陷。在成形过程中,在结合区和成形区析出了M6C和M23C6碳化物。由于成形区GH3536合金具有比基材更高的室温拉伸强度,激光熔覆沉积成形GH3536表现出明显的各向异性,垂直于成形方向材料的抗拉强度与屈服强度比平行于成形方向分别高12.5%和9.1%,但其延伸率低7.7%。由于成形区GH3536合金晶粒尺寸较大,并且存在少量孔洞缺陷,其维氏硬度比基材降低了12.4%。     

镍基高温合金激光熔覆涂层组织及性能研究

为了研究高温合金激光熔覆涂层组织演变及力学性能,采用激光熔覆技术在2Cr25Ni20耐热奥氏体不锈钢表面制备镍基NiCrFeMo高温合金涂层.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能量色散光谱仪、显微硬度计等微观分析测试手段对该镍基高温合金涂层的微观组织形貌、物相种类、界面元素分布与偏析、各区域的硬度进行分析.结果表明,基...     

基材晶体取向对激光定向凝固单晶显微组织的影响

利用Rene95合金在DD3单晶基材的 (0 0 1)面、(10 0 )面和与 (0 0 1)面夹角分别为 4 5°和 2 2 .5°的晶面上进行激光多层涂覆 ,研究了基材晶体取向对单晶显微组织的影响规律。研究表明 ,当实验在基材的择优晶面 { 0 0 1}上进行 ,涂层的组织为定向凝固柱状晶 ,晶体取向与基材的晶体取向相一致 ,一次间距约为 10 μm ,二次臂退化。当实验在基材的非择优晶面 (与(0 0 1)面的夹角θ分别为 4 5°和 2 2 .5°的晶面 )上进行 ,涂层的晶体取向仍然与基材的晶体取向一致 ,但枝晶二次臂出现 ,θ为4 5°角的晶面与 2 2 .5°角的晶面相比 ,枝晶二次臂的发展不平衡性加大。     

激光熔化沉积Ti60合金和TiC_P/Ti60复合材料的显微组织及高温拉伸性能

通过激光熔化沉积工艺制备出Ti60合金和TiCP(质量分数为5%)/Ti60复合材料薄壁材料,分析了两种材料的显微组织及600℃下的高温拉伸性能。结果表明,激光熔化沉积Ti60合金具有典型的魏氏组织特征,在亚晶界处和α/β界面处存在球形富钕稀土相;TiCP/Ti60复合材料中存在少量未完全熔化的TiC颗粒,熔化析出的TiC相呈断续链状,均匀分布于基体中,TiC与钛合金基体的界面结合良好。在600℃下,TiCP/Ti60复合材料的拉伸强度比Ti60合金提高了65 MPa,而延伸率明显降低。Ti60合金在高温下发生韧性断裂,而TiCP/Ti60复合材料的断口特征比较复杂,既有沿晶断裂和准解理断裂也有局部的韧性断裂。     

10 mm船用钢MAG焊及激光电弧复合焊的对比研究

采用10 kW光纤激光器对厚度10 mm的AH36船用钢进行了激光电弧复合焊试验研究,并与同材料的MAG焊进行对比,分别从焊缝成型、焊缝截面形貌、焊接接头力学性能、样件焊接变形、效率以及成本等多方面进行分析.试验结果表明:选择适当的送丝速度,MAG焊及激光电弧复合焊可分别得到具有良好焊缝成型及截面形貌的焊缝,焊缝强度均...     

DD2单晶合金激光表面熔凝处理的组织特征及微观偏析行为

利用激光快速熔凝技术对DD2单晶合金在超高温度梯度和快速凝固条件下的组织形态和元素的微观偏析行为进行了研究。实验结果表明激光重熔后微观组织较铸态组织显著细化 ,枝晶间析出相被抑制 ,合金元素的微观偏析行为大为改善。