激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能

目的 解决Inconel 718合金在工程应用中存在的磨损失效等问题,探究碳化钨(Tungsten Carbide,WC)对Inconel 718合金磨损性能的增强机理。方法 通过激光熔化沉积技术制备Inconel 718及WC/Inconel 718涂层,通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM) 和X射线衍射(X–ray diffraction,XRD)等测试手段对Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的微观组织和物相组成进行观测,探讨其微观组织演变机理;通过硬度测试和摩擦磨损测试对WC复合Inconel 718合金的硬度、摩擦磨损性能及WC复合强化机理进行研究。结果 涂层的微观组织主要由柱状晶、胞状晶和少量等轴晶组成,加入WC后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织略微细化;Inconel 718合金主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)和Fe3Ni2等物相组成,WC/Inconel 718主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)、AlCoCrW、CrNi15W和Cr–Ni–Fe–C等物相组成;WC的加入使Inconel 718合金的硬度略有提升,磨损率降至未添加WC时的65.3%,磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主。结论 WC颗粒在Inconel 718基体中起到了强化硬质颗粒的作用,部分WC颗粒的熔化提高了合金基体的硬度,且生成的高硬度金属化合物与未熔解的球形WC颗粒在Inconel 718合金基体中起到了阻碍晶粒边界运动的钉扎效果,对提升Inconel 718合金的磨损性能有很大帮助。     

热处理前后选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的演变

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜等测试方法，表征了热处理前后Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的结构，并测试了合金的硬度。结果表明：沉积态合金组织主要由α-Al、Al₆Mn和初生Al₃Sc组成。SLM成形的合金熔池组织呈鱼鳞状，熔池内靠近熔合线附近形成了大量细小的等轴晶，平均晶粒尺寸约为0.57μm，熔池心部则由柱状晶组成，柱状晶的平均宽度约为0.48μm。棒状Al₆Mn主要沿晶界分布，少量颗粒状的初生Al₃Sc存在于晶粒内部，这表明初生Al₃Sc可以作为异质形核质点，细化α-Al基体。热处理后，熔池内部等轴晶尺寸及柱状晶宽度均有所增大，组织中析出了大量细小弥散的二次Al₃Sc颗粒。硬度测试结果表明，随着时效时间的延长，各温度条件下合金的硬度值呈先升高后降低的趋势，相比于沉积态合金的硬度，在325℃、180 min时效热处理后合金的硬度提高了30%左右，达到...     

激光熔化沉积2195铝锂合金微观组织演变及力学性能

采用激光熔化沉积技术对2195铝锂合金进行制备,通过单道以及搭接试验分析激光熔化沉积2195铝锂合金的最佳工艺参数,并利用光学显微镜(OM)等表征方法对其微观组织进行系统研究。结果表明,最佳沉积工艺参数为扫描功率1400 W,扫描速度480 mm/min,扫描间距1.6 mm。利用最佳工艺参数进行5层堆叠块体打印所得激光熔化沉积2195铝锂合金的微观组织中会出现沿晶界分布的析出相TB(Al₇Cu₄Li)相;激光熔化沉积2195铝锂合金经450℃固溶2 h后,合金中的第二相发生回溶;155℃时效32 h水冷后,合金中的不稳定过饱和固溶体Al₇Cu₄Li相会析出稳定的第二相,形成稳定时效态组织,硬度比固溶处理试样明显增加。     

TA15钛合金表面激光熔化沉积Ti-Cr二元合金涂层

通过激光熔化沉积不同比例Ti与Cr的混合粉末,在TA15钛合金表面制备出Ti-Cr二元合金涂层,分析了涂层的组织、相组成、硬度及界面结合情况。结果表明,Ti与Cr在激光熔池中实现了原位合金化,沉积层内部组织致密,与基体冶金结合;随着Cr含量的增加,沉积涂层中析出TiCr2相,硬度增加;涂层在300℃下具有良好的组织及性能稳定性,经550℃保温2 h退火处理后,涂层中亚稳β-Ti发生不完全共析转变,涂层硬度增加;涂层具有良好的强韧性配合,与钛合金基体适配度高,可用于钛合金表面耐磨及抗擦伤涂层的制备。     

激光熔化沉积NiTi/Ni3 Ti金属间化合物合金的显微组织和耐磨性

利用激光熔化沉积技术制备出分别以NiTi和Ni3Ti为初生相的NiTi/Ni3Ti金属间化合物耐磨合金,采用XRD、OM、SEM、EDS等手段分析合金的组织,测试合金的室温干滑动磨损性能。结果表明,其室温干滑动磨损机制为软磨料磨损和氧化磨损;对于以Ni3Ti为初生相的合金,其室温干滑动磨损机制在中低负荷下为氧化磨损和显微切削,在高负荷下则是Ni3Ti的显微切削;以NiTi为初生相的NiTi/Ni3Ti金属间化合物合金具有更好的抗室温摩擦磨损性能。     

激光熔化沉积CrMnFeCoNi高熵合金组织和低温力学性能

采用激光熔化沉积和铸造技术分别制备了CrMnFeCoNi高熵合金。通过X射线衍射(XRD)、金相腐蚀、扫描电镜(SEM)和力学拉伸实验等分析手段对不同方法制备的CrMnFeCoNi高熵合金相组成、微观组织及力学性能进行了对比研究。结果表明:通过激光熔化沉积和铸造技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金均为面心立方(FCC)单相固溶体结构;采用激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金具有更为均匀的元素分布;随着温度从293 K降低到77 K,激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金的拉伸强度与塑性分别从518 MPa、55%提升到878 MPa、95%,表现出优异的低温力学性能。     

激光熔化沉积制造γ-TiAl合金的组织与性能

通过激光熔化沉积制造技术成功制备了X×Y×Z（40 mm×5 mm×60 mm）的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金沉积样品。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和背散射衍射（EBSD）分析了沉积样品的显微组织、相组成、晶粒取向及断口形貌;利用维氏硬度计测量了沉积样品不同位置上的硬度分布;利用拉伸机测量了沉积样品在Z向的拉伸性能。 结果表明,在最佳工艺参数条件下获得了成形良好的沉积样品,经过渗透检测后发现表面无裂纹。沉积样品的显微组织由γ+α2组成的层片状晶团及少量块状γ-TiAl相组成。在沉积状态下,沿试样Z方向的室温拉伸强度为425MPa,延伸率为3.3%。拉伸试样的断口形貌为准解理断口。     

激光熔化沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V合金

研究激光熔化沉积Ti-6Al-2Zr-Mo-V合金在高周疲劳失效中的变形行为,并提出相应的变形机制。结果表明,激光沉积钛合金疲劳裂纹萌生和扩展中的变形行为都与其位错运动和滑移行为密切相关。疲劳裂纹扩展中的滑移主要沿两个滑移面进行;裂纹扩展亚表面存在大量二次裂纹。解释两种不同类型二次裂纹的形成机制和作用。分析粗大柱状晶晶界变形特征。     

钛合金表面激光熔化沉积钛基复合材料涂层的组织及性能

通过激光熔化沉积TA15+30%TiC(体积分数)混合粉末,在TA15钛合金表面制备出钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、硬度及界面结合强度。结果表明,激光熔化沉积过程中原始TiC颗粒发生溶解,并在凝固过程中重新析出细小的TiC,TiC有等轴状及枝晶两种形态,涂层中存在部分未熔的TiC颗粒;涂层硬度达HRC 60;涂层与基体界面为完全冶金结合,涂层的界面结合强度大于310 MPa,抗剪切强度为330 MPa;经弯曲及热震试验后,涂层未出现剥落现象,表明涂层与基体具有很好的相容性     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。     

Characterization of In-situ Titanium Matrix Composites Prepared by Laser Melting Deposition

Preliminary characterization of microstructure and mechanical properties of (TiB+TiC)/TC4 and TiC/Ti60 in-situ titanium matrix composites prepared by laser melting deposition is reported in this paper. The results indicate that in-situ reaction occurred during laser melting deposition of coaxially fed mixed powders from TC4 and B4C with formation of form TiB and TiC reinforcement. For TiC/Ti60 composites, there are some un-melted TiC particles and re-solidified TiC particles appeared as discontinuous chain-...     

激光熔化沉积300M超高强度钢的显微组织

利用OM和SEM分析了激光熔化沉积快速成形300M钢薄板的显微组织,测试了硬度随沉积高度的变化规律.结果表明:薄板状试样具有细小、均匀的胞状树枝晶组织,其显微组织随沉积高度增加变化显著,底部为贝氏体及马氏体回火组织,中、下部为无碳化物贝氏体 岛状马氏体/奥氏体(M-A)组织,中、上部为马氏体和贝氏体的混合组织;试样宏观硬度沿沉积增高方向呈台阶状变化,3个硬度平台区分别对应于上述3种不同的显微组织.试样显微组织及硬度随沉积高度的变化是由于激光熔化沉积过程中不同沉积高度处的材料经历的快速非稳态热循环历史不同,从而发生不同的固态相变过程所致.     

激光熔化沉积法制备2A50铝合金热处理工艺研究

基于激光熔化沉积技术进行了高强度锻造型2A50铝合金增材制造实验,为了提高增材构件的综合力学性能,开展了增材制造高强度铝合金的热处理工艺研究。结合X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪以及拉伸试验等检测手段,研究了不同热处理工艺参数对增材试样微观组织及力学性能的影响规律。结果表明：沉积态试样具有明显的柱状树枝晶结构,热处理后粗大柱状树枝晶发生断裂,晶粒开始球化并在晶界处形成均匀分布的块状第二相;在优化的热处理工艺条件下(540 ℃×1 h+150 ℃×16 h),结合溶质元素的固溶强化与第二相的析出强化作用,增材试样的屈服强度、抗拉强度、显微硬度的平均值分别由沉积态的90.7 HV、85 MPa、207 MPa提高至热处理后的137.2 HV、245 MPa、321 MPa。     

激光功率对激光熔化沉积Ti-6Al-4V-0.25C合金组织和性能的影响

采用含0.25%C(质量分数)的Ti-6Al-4V预合金粉末进行激光熔化沉积试验,研究了激光功率对Ti-6Al-4V-0.25C合金组织和性能的影响。结果表明,Ti-6Al-4V-0.25C合金微观结构为等轴β晶粒,晶粒内部形成了层状α+β结构,并且平均晶粒尺寸和α板条尺寸均随着激光功率的增加而逐渐增加。此外,随着激光功率的增加,合金拉伸性能得到明显提升,特别是在激光功率为1500 W时制备的合金样品,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为1191 MPa、1129 MPa和8.3%。一方面,这是由于激光功率增加使得合金孔隙率显著降低;另一方面,Ti-6Al-4V合金中含有微量的C元素,在冷却/凝固过程中,大多数的C原子固溶在Ti基体中,造成固溶强化。     

激光熔化沉积定向快速凝固高温合金组织及性能

采用激光熔化沉积定向快速凝固工艺,制备出了具有快速定向生长微细柱晶组织的Rene95高温合金板状试样,其一次枝晶间距约为7 μm、枝晶间完全无γ/γ'共晶组织析出.结果表明,激光熔化沉积定向快速凝固微细柱晶Rene95高温合金具有优异的力学性能.     

Characterization on Laser Melting Deposition of Metallic Components

Laser melting deposition process (LMD) is an advanced computer-aided laser additive manufacturing process (LAM). This process can produce net-shape components with fully dense microstructure and good properties based on a computer aided design (CAD) model by using a high power laser to melt the injected powders and re-solidify them in a layered way. It presents obvious superiority in direct manufacturing components with small-lot, repairing high-value components with good performance, and integrated fabrica...     

等离子熔化沉积TiC增强Inconel 718基原位自生复合材料显微组织及高温耐磨性

为改善镍基高温合金Inconel 718的高温耐磨性,利用同轴送粉等离子熔化沉积快速成形技术原位合成了TiC增强Inconel 718高温合金基高温耐磨复合材料。分析了复合材料的显微组织结构和原位自生过程,探讨了增强相TiC的含量对复合材料的显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能的影响规律,研究了复合材料的高温磨损机理。结果表明:复合材料组织细小致密,显微硬度随TiC增强相体积分数增加而相应提高;在高温干滑动磨损实验条件下,复合材料表现出优异的耐磨性。     

激光直接沉积TC11/TC17双合金的组织及性能

研究了直接连接及梯度连接两种激光直接沉积TC17/TC11双合金的显微组织及力学性能。结果表明,两种连接方式成形的TC17/TC11双合金均可分为TC17均一成分区、过渡区及TC11均一成分区三个区域,沉积态下,两种连接方式均一成分区显微组织呈层带状周期分布;直接连接TC17/TC11双合金过渡区极窄,两侧化学成分、显微组织在交界处发生突变;梯度连接TC17/TC11双合金过渡区厚度较大,过渡区化学成分呈连续过渡,显微组织受成分变化和热循环双重影响,呈介于TC17和TC11中间态显微组织;直接连接过渡区显微硬度存在突变,梯度连接过渡区显微硬度由TC17侧逐渐过渡至TC11侧;直接连接和梯度连接样品室温拉伸断裂位置均在TC11均一成分区,强度接近,延伸率分散度较大。     

热处理对激光熔化沉积18Ni300马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响

目的 提高18Ni300马氏体时效钢在工业应用中的力学性能,研究不同热处理对激光熔覆制备18Ni300合金的影响。方法 采用固溶处理(840℃/1 h)和固溶处理(840℃/1 h)+时效处理(490℃/6 h)2种热处理方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉伸试验机对激光熔化沉积(LMD)制备18Ni300合金的微观组织、力学性能进行研究,根据不同处理方法下的拉伸断口形貌、性能表征及元素偏析行为,分析热处理对力学性能的影响。结果 经固溶处理后,熔池边界消失,在高温保温过程中杂质相与合金元素充分溶解在奥氏体中,冷却后形成了均匀的马氏体组织,与沉积态相比,抗拉强度由662.1 MPa变为611.5 MPa,降低了约7.64%,伸长率由12.328%变为13.832%,提升了约12.20%;经固溶+时效处理后枝晶形貌基本消失,各元素分布均匀,并在基体中弥散分布着Ni₃Mo、Ni₃Ti型第二相沉淀,抗拉强度达到1 404.6 MPa,提升了约112.14%,伸长率为7.80%,降低了约36.72%,在断口中观察到亚微米级第二相沉淀呈球状或颗粒状...