工艺参数对SLM成形AlSi10Mg合金组织与硬度的影响

利用选区激光熔化技术(SLM)成形AlSi10Mg合金,研究工艺参数对合金组织与性能的影响.发现随着激光功率的增大,Al(111)峰向右发生了偏移,这是因为SLM成形过程中,Si原子固溶进了Al基体中,发生了晶格畸变.而较大或较小的激光功率和扫描速度对SLM成形的AlSi10Mg合金组织和性能有显著的影响.激光功率较大...     

Inconel 738合金选区激光熔化成形工艺优化及组织性能的研究

采用SEM、EBSD、OM等方法,研究了激光体能量密度E对SLM成形Inconel 738合金致密度、微观组织和显微硬度影响。研究表明：在SLM成形过程中,激光体能量密度E对试样致密度起决定性作用,随着激光体能量密度的增大,致密度呈现先上升后下降的趋势,并且在65.2 J/mm<sub>3</sub>可以实现最高致密度(99.4％);凝固过程中冷却速率高达2.44×10<sub>5</sub> K/s,SLM成形Inconel 738合金的组织垂直与打印方向和平行与打印方向有明显的各向异性,平行于打印方向的组织呈“棋盘状”形貌,垂直与打印方向为“鱼鳞状”形貌,层与层之间、不同道次之间的熔池搭接区为晶粒细化的胞晶;显微组织表现出明显的织构,随着激光体能量密度的增大,＜001＞方向的织构逐渐增强;试样的硬度随着激光体能量密度的增大而增大,当硬度值超过65.2 J/mm<sub>3</sub>时,SLM成形Inconel 738合金的硬度值超过精铸试样(410 HV),硬度值在各个面上的分布是定向独立的。     

SLM和SLM+HT成形TA17合金的微观组织与变体选择特征

为了系统认识选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形TA17合金微观组织特征,对SLM和SLM+热处理(heat treatment, HT)两种状态下TA17合金的微观组织进行表征和分析.结果表明,在极快的冷却条件下,SLM成形的TA17钛合金形成了以细小针状α相为主的微观组织,其织构类型主要为{0 0 0 1}<1 0-1 0>、{1 0-1 0}<1 1-2 0>及{1 1-2 0}<1 0-1 0>3类板织构,且变体具有明显选择性特征,倾向于析出60°/[1 1-20]和60.83°/[-1.377-1 2.377 0.359]两类变体.在950℃/2 h+空冷后,TA17合金形成双态α相组织,组织形貌为典型的等轴状+板条状,织构散漫程度增加,强度显著降低,变体选择发生变化,60°/[1 1-2 0]和60.83°/[-1.377-1 2.377 0.359]两类变体减少,转变为63.26°/[-10 5 5-3]类变体.     

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。     

去应力退火SLM成形Inconel 738合金组织和性能演变

由于选区激光熔化(SLM) 制备Inconel 738合金过程中快速熔化凝固的特点，成形合金中存在较高的残余应力，影响合金的服役。本文主要研究了不同退火温度 (700 ~900 ℃)下保温24 h后合金中残余应力、析出相行为、组织和性能演变。结果表明：退火过程中，组织演变机制为静态回复，发生位错迁移和晶界类型转变；形成的短棒状γ"相(240~440 nm)和球状γ"相(50~250 nm)；晶界碳化物分布由点状向连续状转变，类型由MC向M23C6转变；800 ℃退火后，残余应力由380.94 MPa(沉积态)下降至-66.7 MPa，残余应力得到释放；随着退火温度升高，硬度和抗拉强度先增大后减小，延伸率先减小后增加，800 ℃退火后，合金具有最高的硬度、抗拉强度 (581.2 HV、1330 MPa)为铸造性能(410 HV、945 MPa)的1.42倍、1.41倍。     

SLM成形IN718合金高温持久各向异性影响因素

为研究激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形IN718持久各向异性的影响因素,对其打印态分别进行固溶时效(solution treatment and aging, SA)和直接时效(direct aging, DA)处理,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及电子背散射衍射对两种状态试样xOy面及yOz物相、显微组织和织构进行表征,并在690 MPa,650 ℃下对两种状态的横向/纵向试样进行持久性能测试,测试后对断口和截面裂纹进行了表征分析量化研究.研究表明,DA态试样很大程度保持了打印态的显微组织,有明显熔池痕迹. 晶粒尺寸几乎没有变化. 显微组织中有大量偏析,XRD显示有衍射强度微弱的MC相的峰.而SA态试样晶粒尺寸及分布与DA态试样类似,同时存在大范围的δ相析出.横向/纵向试样的高温持久性能的差异随着加载时裂纹萌生点数量差异的减小而减小.垂直于应力加载轴向的熔池结构及晶界结构的差异是影响其高温持久各向异性的关键因素.

     

选区激光熔化成形工艺对2024铝合金组织性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形了2024铝合金,研究了扫描间隔对显微组织及室温力学性能的影响。结果表明:扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,硬度达124 HB,抗拉强度为372 MPa,具有较高的室温力学性能。     

SLM成形17-4PH不锈钢微观组织与动态断裂性能

通过激光选区熔化(selective laser melting, SLM)技术制备了17-4PH不锈钢,采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction, EBSD)和透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)等方法对沉积态和固溶态试样微观组织结构进行了分析.通过示波冲击试验确定了裂纹萌生扩展的特征阶段和动态裂纹扩展阻力曲线(J-R曲线),研究了微观组织与动态断裂性能之间的关系.结果表明,沉积态试样主要由<100>择优且沿增材方向拉长的δ铁素体柱状晶、取向随机的细小马氏体,以及少量奥氏体组成,不同截面具有显著的组织各向异性;大尺寸δ铁素体柱状晶与细小晶粒的结合面作为薄弱环节,使其脆性增加,J-R曲线的撕裂模量较低,以准解理方式断裂.固溶热处理明显弱化组织各向异性,微观组织由尺寸细小、均匀的马氏体组成,其冲击吸收能量提升1倍,动态断裂韧性优良,属于韧性断裂.大尺寸δ铁素体柱状晶与周围细小马氏体晶粒界面结合较弱是沉积态17-4PH不锈钢动态断裂性能较差的主要原因.     

激光选区熔化GH4099高温合金成形工艺及组织性能

研究分析了激光选区熔化(SLM)成形GH4099合金的显微组织、裂纹形貌及裂纹形成的原因,优化了成形工艺,并对比分析了SLM制备的固溶时效态试样和冷轧板试样的拉伸性能.结果 表明:SLM试样的显微组织呈现为生长取向不一致的细小晶粒,晶粒尺寸为50～ 100 μm;合金中低熔点元素在晶界处偏析并富集产生低熔点γ'相,在温...     

SLM成形和热处理对AlSi10Mg合金组织与性能的影响

与重力铸造AlSi10Mg合金相比,激光选区熔化成形过程中产生细小的晶粒,在α-Al基体中的粗大块状或针状Si相变为网格状且均匀分布。由于激光选区熔化成形过程中冷却速度较快,形成了过饱和固溶体,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为483MPa、314MPa和6.43%。经T6处理后,均匀网络状的Si相发生溶解、断裂,并且聚集长大为圆整钝化的不规则形状,以及成细小弥散分布的Si相,合金的抗拉强度和屈服强度降低至208MPa、167MPa,伸长率提高至10.37%。     

选取激光熔化成形Hastelloy X合金有限元模拟及组织性能的各向异性

基于选区激光熔化（SLM）制备Hastelloy X合金的成形原理,通过Fortran语言编写DLUX子程序加载高斯光源,采用有限元分析软件ABAQUS对有限元模型的瞬态温度场和冷却速度进行数值模拟,并用试验对分析结果进行验证。研究了粉末颗粒与高斯光源在成形时的热传递、熔化、金属液流动及凝固过程,结果表明：Hastelloy X合金的微观组织中纵截面呈现鱼鳞状等轴晶,横截面呈现羽毛状柱状晶。SLM成形产生了很大的温度梯度,是一个高冷却速度非平衡动态过程,平均冷速为3.02×106℃/s,在高冷速、细晶强化作用下纵横截面的抗拉强度分别达到了锻造的97%和89%,屈服强度远优于锻造工艺,纵截面呈现高强塑匹配性能,满足了工业行业标准需求。     

扫描间距对选区激光熔化IN718合金微观组织的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了IN718合金,利用X射线显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子背散射衍射等技术分析了IN718合金的致密性、相组成和晶粒形态以及取向关系。结果表明:SLM成形IN718合金的物相组成为面心立方结构的γ-Ni相与体心四方结构的γ″相,晶粒沿构建方向呈柱状晶。当激光扫描间距为100 μm时合金的致密度达到最高,当激光扫描间距为90 μm时,合金沿构建方向形成强<001>织构。     

HIP温度对SLM制备TC4钛合金组织和力学性能的影响

以激光选区熔化技术(SLM)成型TC4钛合金为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等测试分析方法,研究了热等静压处理温度对TC4钛合金材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,SLM态TC4钛合金横截面微观组织由等轴状初生β晶粒组成,纵截面微观组织由呈外延生长的柱状初生β晶粒组成。晶粒内部以不同取向的针状α'马氏体相为主,纳米点状β相在初生马氏体间形核生长。在α+β两相区温度进行热等静压处理,TC4钛合金的组织由α相和β相组成。随着热等静压处理温度的升高,板条状α相粗化成短棒状,β相含量增加且发生一定粗化。随着热等静压处理温度的升高,材料的抗拉强度和屈服强度呈现降低的趋势,断面收缩率也呈下降趋势。热等静压处理工艺为910 ℃-110 MPa-2 h的TC4钛合金可获得最优的强韧性匹配。     

抗变色仿金稀土铜合金的耐蚀行为

设计并制备一种新型的抗变色仿金稀土铜合金.采用金相组织分析、中性盐雾试验、质量损失法、电化学阻抗谱和扫描电镜等手段对比研究所设计合金与现有造币用H72-1-1合金的组织结构、抗变色性能和耐蚀性能.结果表明:所设计合金退火组织细小、均匀,在3.5％NaCl溶液中保持不变色的时间较H72-1-1合金的延长了25％.在3.5％NaCl溶液中浸泡腐蚀过程中,所设计合金形成了一层均匀致密、完整的腐蚀产物膜,减缓了腐蚀的进程,其耐腐蚀性能优于H72-1-1合金的,腐蚀速率为10.3 μm/a;所设计合金电荷转移电阻Rct Warburg扩散阻抗Zw与H72-1-1合金的相比都有大幅度的提高,腐蚀过程阻力增加.     

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。     

基于SLM工艺制备的C250马氏体时效钢的工艺优化及其组织

采用SLM工艺制备C250马氏体时效钢,并通过金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、密度测量仪等,探究SLM工艺参数对C250马氏体时效钢致密度与组织的影响,并对优化SLM工艺制备所得C250马氏体时效钢的形貌与显微组织进行分析。结果表明,当能量密度处于85～120 J/mm³时,试验钢致密度高于99.5%,组织致密无明显缺陷。当激光功率270 W、扫描速率700 mm/s、扫描间距0.11 mm、铺粉层厚0.03 mm时,致密度可达100%。最优SLM工艺下C250钢的主要相成分为马氏体,可达到97.13%,其内部晶粒极其细小,约为2.7μm,基体内部存在强化相和位错,对C250钢起强化作用。     

后处理对选区激光熔化成形K536合金显微组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化技术成形K536合金并对其进行后处理,分别分析了沉积态、退火态、退火+固溶态、退火+固溶+热等静压态合金试样的显微组织和力学性能.结果表明:沉积态试样横、纵向截面均产生微裂纹;退火态试样的横向截面组织为等轴晶,纵向晶粒形态为柱状晶,且晶粒尺寸波动较大,形成了交替分布的细晶区和粗晶区;退火+固溶态试样发生...     

退火处理对3D打印CoCrFeMnNi高熵合金组织和性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)工艺制备了等原子比CoCrFeMnNi高熵合金,并对试验合金分别进行了650℃ ×1 h和900℃ ×1 h的退火处理.结合微观组织分析、拉伸性能分析和断裂特征分析,研究了退火工艺对SLM制备的CoCrFeMnNi高熵合金组织和力学性能的影响.结果表明:打印态试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别...     

时效时间对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织性能的影响

对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形马氏体时效钢进行固溶及500℃时效不同时间的热处理,分析时效时间对其组织性能的影响.结果表明:SLM 18Ni300钢经固溶+时效处理后,其组织为马氏体、逆转变奥氏体和Ni3(Mo,Ti)析出相,随时效时间增加,析出相数量逐渐增加并聚集长大,同...     

时效温度对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了18Ni300马氏体时效钢,结合拉伸试验、硬度测试和显微组织表征等手段,研究了时效温度(390, 490, 590℃)对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形试样主要由Fe-Ni马氏体基体和胞状亚结构组成,经时效处理后,试样微观组织发生显著变化。随着时效温度的升高,胞状亚结构逐渐分解,马氏体逆转变成为奥氏体,Σ3晶界占比下降。同时,Ni₃X(X=Ti, Al, Mo)纳米相弥散析出,并在590℃时粗化。随着时效温度的升高,SLM 18Ni300马氏体时效钢的强度和硬度均先增加后下降,伸长率先降低后增加。其中,490℃时效的SLM马氏体时效钢兼具超高强度和较好塑性,这与其基体中弥散分布的纳米析出相、适量的奥氏体含量和较低的Σ3晶界占比有关。