热处理对选区激光熔化钴铬合金组织与性能的影响

为明确热处理对选区激光熔化(SLM)钴铬合金成形件组织、性能的影响,利用OM、SEM、XRD、EBSD、EPMA、力学性能和电化学测试研究了激光功率为290 W、扫描速度为950 mm/s下SLM成形的钴铬合金在1150℃保温6 h的热处理前后的微观组织和性能变化。结果表明,钴铬合金成形件经过热处理后,典型熔池形貌消失,可在晶界和晶内观察到明显析出的碳化物,晶粒由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,耐腐蚀性能降低,硬度变化较小,而伸长率提高约30%。通过热处理可以获得均匀的微观组织,提高γ相的体积分数,提升成形件的塑性,但会降低成形件电化学腐蚀性能。     

选区激光熔化制备GH3230镍基高温合金成形工艺及热处理影响研究

采用选区激光熔化技术（selective laser melting,SLM）制备了GH3230镍基高温合金,研究了工艺参数对GH3230镍基高温合金成形缺陷的影响。结果表明,在扫描速度为900 mm/s、激光功率210 W、扫描间距0.09 mm、铺粉层厚度0.04 mm的工艺条件下,成形试样的孔隙率达到最小值（0.010 8%）。随后对最佳参数试样进行了固溶处理,研究固溶处理对试样微观组织和力学性能的影响。结果表明,进行固溶处理后的试样表面会析出大量连成线状的碳化物颗粒,随着保温时间的延长,碳化物颗粒尺寸及数量呈现先增长后降低的趋势,合金内部发生再结晶现象,与此同时,试样屈服强度由421.8 MPa降低至347.8 MPa,抗拉强度由763.4 MPa降低至678.9 MPa,而延伸率由17.19%增长至21.2%,合金强度降低而塑性升高。固溶处理不能消除打印缺陷。     

激光选区熔化成形AlSi10Mg合金构件致密度和力学性能研究

研究了激光功率、扫描速度和扫描间距对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金试块致密度的影响,并采用固溶时效工艺对拉伸试样进行热处理,分析了热处理对力学性能的影响规律。结果表明,激光功率对SLM成形AlSi10Mg合金的致密度影响较大;试件的横向抗拉强度略低于纵向,但屈服强度略高,且横向伸长率显著高于纵向。热处理后的SLM成形AlSi10Mg合金构件横向与纵向力学性能相当,均优于AlSi10Mg合金典型拉伸性能。     

固溶冷却速度对GH4586合金组织及850℃拉伸性能的影响

采用不同的热处理制度,研究了固溶冷却速度对GH4586合金组织和850℃拉伸性能的影响.研究表明,固溶冷却速度快,抑制了γ＇相的析出,时效后γ＇相尺寸在最佳尺寸范围内,M23C6碳化物沿晶界连续析出,合金高温拉伸强度高塑性低;反之冷却速度慢,γ＇相在固溶过程中大量析出,导致时效后γ＇相尺寸过大,而碳化物呈颗粒状断续分布在晶界上,合金高温拉伸强度低,塑性高.固溶分段冷却可以使GH4586合金获得合适的显微组织及高温拉伸性能.     

ZL114A铝合金激光选区熔化成形工艺

以ZL114A铝合金粉末为研究对象,主要研究激光选区熔化(SLM)成形主要工艺参数如激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度等对ZL114A成形试样致密度的影响。结果表明,SLM成形ZL114A合金试样的致密度随着激光功率的增大而增大;而随着扫描速度的增大,试样的致密度则呈现先增大后减小的趋势;当激光功率为450 W,扫描速度为2 000 mm/s,扫描间距为0.09 mm,铺粉厚度为0.05 mm时,试样致密度最大可达到99.92%,其SLM沉积态合金的常温平均抗拉强度为402.7 MPa,伸长率为6.0%。进一步引入能量密度模型,综合表征能量输入与试样致密度之间的作用关系,当能量密度在35～100 J/mm~3范围内,其致密度均可达99%以上。     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究Al Si7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350 W、扫描速度1 400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

基于SLM的工艺参数对TC4合金成形件性能的影响

以Ti-6Al-4V(TC4)粉末为材料,采用正交试验方法,主要研究激光功率、扫描速度和扫描间距等工艺参数对TC4合金粉末的SLM成形件的质量、微观组织及力学性能的影响,并引入能量密度来确定TC4粉末的SLM最优工艺成形域。结果表明,随着能量密度增加,TC4合金粉末的SLM成形性能先变好后变差,而其最优的工艺成形域是激光功率为400W,激光扫描速度为800~2 200mm/s,扫描间距为0.08mm,铺粉厚度为0.05mm。     

SLM成形AlSi10Mg合金残余应力数值模拟及组织性能分析

通过有限元模拟与试验测试,研究了打印参数对选区激光熔化(SLM)工艺成形AlSi10Mg合金残余应力的影响。结果表明,打印过程存在3个峰值温度;随着基板温度、激光功率、扫描速度和扫描间距的增加,成形件残余应力先减小后增大。当激光功率为450 W、扫描速度为1 100mm/s、扫描间距为70μm、基板温度为200℃时,打印件具有最小的残余应力,成形件抗拉强度为480MPa、屈服强度为310MPa、伸长率为6%。成形件组织中存在粗晶区、细晶区和热影响区3种区域,Si相呈网状结构分布。     

选区激光熔化镍基合金粉末GH4169组织与力学性能分析

实验采用进口GH4169镍基合金粉末,在10mm厚的Q235钢板上成形出30mm×30mm×15mm长方形块体,然后对成形块体进行金相组织、硬度和致密度分析。结果表明:沿着成型件成形高度的方向,组织结构交替重复出现,在裂纹附近出现较多的针状组织,在两烧结线之间出现较多的圆饼状组织;随激光功率和扫描速度的增加,显微硬度先增大后缓慢降低;随扫描速度和扫描间距的增加,成型件的致密度呈缓慢降低的趋势;随激光功率的增加,致密度呈缓慢的增加趋势,过大激光功率易引起裂纹、孔洞和翘曲等缺陷。     

Zr对铸造M951合金碳化物及性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等研究了Zr对一种铸造镍基高温合金一次碳化物和性能的影响.结果表明,添加Zr使铸造镍基高温合金中的一次MC碳化物形貌和分布发生明显变化.随Zr含量增加,晶粒内的骨架状碳化物减少,分布在晶界上的碳化物相应增多.碳化物形貌也由片状或针状向比较孤立的块状转变.能谱分析表明,片状碳化物含Zr量低,主要成分为Nb和C,而块状碳化物几乎有半数的Nb为Zr所替代.掺杂了Zr的MC碳化物晶格常数变大.合金的1100℃/40 MPa条件下持久寿命随Zr含量增加,先增加,后减少,在Zr含量为0.049％时合金达到最大寿命77.8 h.在1000℃时合金的抗拉强度随着Zr含量增加而缓慢地增加,且伸长率也相应提高.     

TC4激光熔覆NiCrCoAlY热循环特性及组织性能

对TC4钛合金激光熔覆NiCrCoAlY涂层的热过程进行数值模拟仿真,探究工艺参数对热循环特性的影响规律,并进行激光熔覆试验验证. 结果表明,当激光扫描速度相同时,激光功率越大,冷却速度越快,两者近似呈线性关系. 当激光功率相同时,随着扫描速度的增大,冷却速度先增大后减小,出现拐点,随着激光功率的增加,冷却速度拐点对应的扫描速度减小. 不同冷却速度得到的涂层组织和性能不同,冷却速度增加将细化晶粒提高涂层硬度,但过大将导致涂层产生缺陷. 最佳工艺参数为激光功率600 W,扫描速度3 mm/s,适宜冷却速度为820 ℃/s.     

2024铝合金粉末选区激光熔化成形工艺研究

采用自主研发的金属增材制造设备对2024铝合金粉末进行了选区激光熔化成形,研究了不同工艺参数下该合金的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,激光功率为260 W,扫描速度900 mm/s,扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,结构致密,抗拉强度为372 MPa,伸长率为6.1%,具有较高的室温力学性能。     

固溶温度对激光粉末床熔化GH3536合金组织演变及力学性能影响

利用激光粉末床熔化（laser powder bed melting, LPBF）制造GH3536镍基高温合金,通过研究不同激光功率和扫描速度对缺陷数量的影响,进行工艺参数优化. 为了缓解沉积态组织的各向异性,消除残余应力,对LPBF制造合金进行固溶处理,探究不同固溶温度对组织及力学性能影响规律. 借助扫描电子显微镜(SEM)和配套的电子背散射仪(EBSD)对试样的显微组织进行观察,并进行力学性能测试. 结果表明,随着固溶温度的升高,沉积态熔池轮廓消失,碳化物溶解,小角度晶界数量减少. 1 100 ℃固溶试样常温拉伸的屈服强度为450 MPa,随着固溶温度的升高,小角度晶界对位错运动的阻碍减弱,屈服强度降低,经过1 220 ℃固溶,试样屈服强度为315 MPa. 1 100 ℃固溶试样的高温抗拉强度为220 MPa,高温拉伸时碳化物沿晶界析出导致晶界脆化,随着固溶温度的增加,沿晶界分布的碳化物数量减少,抗拉强度逐渐增大.     

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸<5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10^-4～1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330%...     

固溶冷却方式对GH4220合金螺栓力学性能的影响

将GH4220合金螺栓在1220 ℃固溶处理冷却阶段的冷却方式由标准热处理制度的空冷改为缓慢冷却(24 min冷却至1100 ℃保温1 min,之后空冷),利用SEM、微机控制电子万能试验机观察合金的晶界形态及力学性能的变化。结果表明,相比标准热处理制度,缓慢冷却处理以后,晶界锯齿状特征明显,晶界由平直晶界变为弯曲晶界。室温抗拉强度由标准热处理制度的1004 MPa提升至1143 MPa,提高了13.8%,950 ℃高温抗拉强度由标准热处理制度的478 MPa提升至532 MPa,提高了11.3%;940 ℃高温应力持久断裂时间提升尤为明显,由标准热处理制度的38.2 h提高到51.7 h,提高了35%。     

TC4表面激光熔覆Ni60基涂层温度场热循环特性数值模拟研究

目的确定TC4钛合金激光熔覆的最优工艺参数,研究其热循环特性,分析激光熔覆温度对组织的影响规律。方法采用3D高斯热源,基于Sysweld软件平台,对TC4钛合金激光熔覆Ni60A-50%Cr3C2粉末过程进行数值模拟仿真,研究温度场云图及其热循环特性,模拟计算激光熔覆最高温度、加热速度和冷却速度,以及熔池最大深度和热影响区宽度,进行激光熔覆实验验证,结合熔覆层显微组织扫描电镜(SEM)图像,研究冷却速度对熔覆层组织的影响。结果由仿真可知,激光熔覆工艺参数中的光斑直径和送粉速度主要影响熔覆层的高度和宽度,对温度场分布起主要影响作用的是激光功率和扫描速度。激光功率为500 W,扫描速度为4 mm/s时,熔覆层区域熔化完全,与基体结合良好。激光熔覆最高温度为2700℃,最大加热速度约为2200℃/s,最大冷却速度约为1200℃/s,熔池最大深度在0.33~0.66 mm之间,热影响区宽度约为1.2 mm。模拟与实验得到的熔覆层截面形貌基本一致。不同冷却速度得到的熔覆层组织不同,随着冷却速度的降低,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,最终形成淬火态的针状马氏体。结论最佳工艺参数为:激光功率500 W,扫描速度4 mm/s。冷却速度是影响熔覆层组织的重要因素,仿真模型的正确性及方法的可行性得到了实验验证。     

第二级固溶温度对7050铝合金组织和性能的影响

为了研究双级固溶、双级时效处理下的固溶温度对7050铝合金的影响,采用常温拉伸、晶间腐蚀等方法研究了双级固溶、双级时效热处理制度下第二级固溶温度对7050铝合金组织和性能的影响。结果表明,随着第二级固溶温度的升高合金晶粒尺寸逐渐长大,残余第二相不断固溶。495℃时的S相基本固溶,残余第二相体积分数为0.19%,晶粒尺寸较小,合金屈服强度R_(eL)为655 MPa,抗拉强度R_m为694 MPa,伸长率A_(50 mm)为14.40%,综合力学性能最好。温度过高时合金发生过烧,性能减弱。晶间腐蚀从合金外部晶界开始向内部扩展,耐晶间腐蚀性能随着残余第二相的逐渐固溶而增强。     

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。     

退火工艺对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金组织及室温力学性能的影响

以Ti6Al4V球形粉末为原料,利用激光选区熔化成形方法制备了Ti6Al4V合金试样,采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能测试等手段,研究了退火工艺对Ti6Al4V合金室温力学性能及组织的影响规律。结果表明: SLM成形沉积态Ti6Al4V合金室温抗拉强度超过1200 MPa,而平均断后伸长率仅为4.0%;在650 ℃下进行真空退火处理,合金的抗拉强度仍保持在1200 MPa左右,规定塑性延伸强度R_p0.2高于1150 MPa,但试样的断后伸长率<10%;而在750及800 ℃下进行真空退火处理,合金试样的抗拉强度降至1100 MPa左右,规定塑性延伸强度高于1050 MPa,伸长率达到甚至超过10%,材料的综合强韧性得到明显提升。随着真空退火加热温度和保温时间的增加,SLM成形Ti6Al4V合金原始β晶界逐渐变模糊,晶粒趋向于等轴化。与此同时,快速冷却转变的α′针状马氏体未出现明显地粗化。