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...     

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。     

激光选区熔化GH3536镍基高温合金的微观组织和晶体取向

采用激光选区熔化方法制备了高致密度GH3536镍基高温合金块状试件,分析了激光选区熔化成形GH3536合金显微组织和晶体取向。结果表明：随着激光能量密度的升高,成形试样的致密度先升高后降低,当激光能量密度为180~230J.m_^-1时,致密度达到99.55%以上;其组织存在着明显的各向异性,垂直于构建方向的微观组织呈“棋盘状”形貌,晶粒大多数为等轴晶(长径比为1.828μm)且得到了细化(d_mean=11.226μm),尤其熔池搭接区域晶粒更加细小(5μm以下),而平行于构建方向为“鱼鳞状”形貌,大多数为柱状晶(长径比为2.831μm),晶粒直径较大(d_mean=25.964μm)。同时SLM成形GH3536镍基高温合金存在明显的择优取向,横截面上晶粒具有较强的取向< 100 >取向,垂直于构建方向和平行于构建方向均为立方织构{100}<001>。此外SLM凝固成形中晶粒生长对晶粒内晶体取向演变有着显著影响,纵截面变形晶粒内的晶体取向变化不明显,纵截面变形晶粒内的晶体取向变化比较明显,这是由于SLM成形具有极高的温度梯度和快速的冷却速率(10_⁵K/s)导致的。     

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。     

激光选区熔化成形GH4169法兰管性能研究

采用激光选区熔化成形GH4169法兰管,研究了法兰管的成形状态及固溶+双时效后GH4169在L,S,T方向的组织特征,分析不同方向的组织特征及其对材料性能的影响。试验结果发现,激光选区熔化成形GH4169法兰管,成形性优异,冶金结合性良好,零件外部及内部均无缺陷。L向的粗大树枝晶较多并且树枝晶的生长方向与熔化沉积方向一致,S向和T向存在大量均匀等轴晶。激光选区熔化成形GH4169材料在室温及650℃条件下的力学性能均优于GH4169一般锻件的性能,材料各向异性导致横向拉伸试样的抗拉强度及屈服强度均优于纵向拉伸试样的。在650℃,690 MPa负载条件下,横向及纵向试样分别在25.32 h和25.45 h断裂,伸长率分别为5.5%和5.3%,法兰管可以在高温下负载工作。     

激光选区熔化成形K4202镍基铸造高温合金的组织和性能

针对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制造K4202合金复杂金属零件在航空航天等领域的应用需求,以K4202合金粉末为材料,研究了该合金的SLM成形工艺、成形态和热处理后的显微组织和力学性能.结果表明,K4202合金SLM成形试样显微组织由树枝晶和等轴晶构成,树枝晶生长方向多与熔池边界近似垂直.固溶+时效处理后,由于再结晶的发生,SLM成形所形成的树枝晶结构完全消失,同时晶界和晶内有金属碳化物析出.时效处理后的组织与SLM成形态相比,变化并不明显,其树枝晶结构保存较完整,晶界处同样有碳化物析出.SLM成形试样的拉伸性能优于传统铸造方法,通过固溶+时效处理和时效处理,试样的屈服强度、抗拉强度均提升显著,但塑性下降明显,其中时效处理后的拉伸强度最高.     

选区激光熔化制备镍基高温合金的研究进展

综述了镍基高温合金选区激光熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）的研究进展。通过阐述IN718沉积态典型凝固组织及性能的变化规律,发现IN718合金工艺参数不匹配引起的微观缺陷难以消除,并在增材制造过程中存在裂纹的问题;结合激光增材制造过程中工艺参数对沉积态组织的影响、热处理后组织的变化及其对力学性能的影响等方面的研究,对镍基高温合金选区激光熔化技术予以展望,为镍基高温合金选区激光熔化技术的发展提供参考。     

Rene104镍基高温合金选区激光熔化成形及开裂行为

采用选区激光熔化技术,结合旋转+填充扫描策略制备Rene104镍基高温合金,研究了成形参数对显微组织和开裂行为的影响。结果表明:线能量密度和扫描间距是影响Rene104镍基高温合金致密度及开裂的主要参数。当线能量密度为250 J/m,扫描间距为0.08mm时,Rene104镍基高温合金成形件的致密度达98.37%。选区激光熔化成形Rene104合金主要由横截面尺寸为0.5μm、轴向尺寸为3~5μm或30μm的柱状晶组织组成,晶粒沿建造方向的(200)晶面择优取向生长,同时,在晶界存在碳化物和Laves相,出现了裂纹、孔洞及残留粉末颗粒等缺陷。高线能量密度产生的大温度梯度导致残余应力,从而在晶界析出相周围形成应力集中,在熔池和层间搭接处的熔池尖端萌生裂纹,且沿建造方向扩展。残留孔洞主要来自粉末空心缺陷,残留粉末颗粒则由粉末飞溅产生。     

激光立体成形镍基单晶高温合金显微组织研究

采用激光立体成形(Laser Solid Forming,LSF)技术制备了一种镍基单晶高温合金,对沉积态和热处理态试样进行了显微组织观察。结果表明,沉积态单晶高温合金试样中下部为二次枝晶不发达的微细枝晶,一次枝晶间距随试样高度的增大而略有增加;试样的顶部存在转向枝晶层。枝晶间均匀弥散分布着类圆形显微疏松和小块状MC型碳化物。透射显微镜观察可知,沉积态试样γ基体中分布着大量纳米级γ'颗粒。沉积过程中累积的残余应力在γ基体中萌生了位错,并推动了位错滑移,致使一些位错在γ基体通道中发生缠结,有些位错甚至切入γ'。进行固溶+两级时效热处理后,试样发生了完全再结晶,再结晶晶粒大小极度不均匀,有些再结晶晶粒中还存在孪晶。热处理后,LSF试样中γ'析出相的尺寸分布与传统铸造合金热处理后相似。     

INCONEL系镍基高温合金选区激光熔化增材制造工艺研究

研究了激光加工工艺参数对选区激光熔化工艺成形的Inconel 718合金试样的致密化行为、显微组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:当激光线能量密度(η)较低时,球化效应的出现使试样的致密度水平较低;在较高的线能量密度与合适的加工参数下,可获得接近完全致密的Inconel 718合金试样。同时,随着激光线能量密度的增加,SLM成形Inconel 718合金试样的显微组织经历了粗大的柱状树枝晶、聚集的枝晶、细长而均匀分布的柱状枝晶等变化过程。在优化工艺参数下,成形试样的显微硬度高达397.8 HV0.2;摩擦系数和磨损率较低,分别为0.40和4.78×10-4mm3/Nm;且试样内部显微组织均匀细小,摩擦试样的表面形成摩擦保护层,使试样的摩擦磨损性能较好。     

选区激光熔化成形高温合金裂纹研究进展

选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)具有高温度梯度、高冷却速度的工艺特点,成形涉及复杂的理化过程,对于组分比较复杂的高温合金,开裂是普遍存在的现象,已成为制约SLM成形高温合金工业应用的瓶颈问题。本文对SLM成形高温合金的裂纹类型、影响因素及控制方法等进行了综述,分析了当前研究存在的问题,对后续的研究热点进行了展望。以期对SLM成形高温合金开裂机理、裂纹消除的研究提供一定的参考。     

GH4169高温合金螺栓热锻成形工艺

高温合金热锻成形过程具有热力耦合和多参数交互特征,其温度场及应力、应变场的分布和演变复杂,实验前需通过数值分析获得较优的工艺参数.以GH4169高温合金螺栓为研究对象,对螺栓单道次及多道次热锻成形工艺进行对比、分析,研究了头部初始热锻温度、下压速率、摩擦因数、换热系数和模具预热温度等工艺参数对锻件热锻压力、应变均匀性的...     

多激光束选区熔化成形GH4169微观组织及力学性能

受光学元器件的限制,当前航空航天等领域使用的选区熔化设备成形尺寸小,成形效率低,无法成形大尺寸构件。为满足大尺寸构件增材制造需求,提高成形效率,多光束多振镜分区域拼接成形激光选区设备成为国内外设备供应商新一代研制目标,但设备中多激光覆盖拼接区成形稳定性问题亟待解决。文中以GH4169粉末为研究对象,对比大尺寸激光选区熔化设备单激光覆盖区域和多激光覆盖区域的成形区别。结果表明,单激光覆盖区域和多激光覆盖区域成形试样组织形貌稳定致密,多激光覆盖区硬度高于单激光覆盖区,常温拉伸各项指标较为稳定,但高温下力学性能产生较大差异,多激光覆盖区高温塑性指标显著高于单激光覆盖区,总体对比,国产大尺寸激光选区熔化设备性能稳定,可用于航空航天大尺寸构件的成形。     

热处理对选区激光熔化镍基粉末高温合金组织与力学性能的影响

以Ar气雾化法制备镍基高温合金粉末,利用选区激光熔化(SLM)技术制备了FGH4096M合金。运用OM、SEM、EBSD等手段研究了SLM沉积态和热处理态合金的组织和性能。结果表明,沉积态合金以奥氏体γ相基体为主,具有最高的延伸率。热处理后合金内析出大量的γ’相,γ’相均匀致密分布于合金内,能够明显提高合金强度。立方状或花瓣状γ’相与基体存在较高的晶格畸变,也能增加合金强度。精细的树枝结构和等轴结构对合金起到细晶强化作用。较高的固溶温度会促进SLM合金内回复和再结晶的发生,同时消除晶内树枝结构和等轴结构。沉积态合金平均延伸率为24.97%。经直接时效处理后的合金屈服强度和极限强度最高,其平均值分别为1459.46和1595.56 MPa。     

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。     

激光选区熔化GH5188合金组织和性能研究

针对GH5188高温合金支板的激光选区熔化制造工艺,设计了不同的增材制造工艺方案,对比分析了不同的增材制造工艺参数和热处理工艺参数对产品的微观组织和力学性能的影响,总结了GH5188高温合金支板的激光选区熔化工艺设计要点。最终获得了满足要求的激光选区熔化GH5188高温合金支板零件。     

镍基高温合金GH4169高温变形流动应力模型研究

镍基高温合金GH4169热模拟压缩实验结果表明:变形温度的升高和应变速率的减小使该合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低,变形温度会影响其进入稳态变形时变形程度的大小.基于高温合金GH4169高温变形时的流动应力特征,运用模糊神经网络理论建立了该合金高温变形时的流动应力模型.计算与实验的流动应力的最大误差为10.18%,平均误差为2.11%,该模型的计算精度明显高于由回归法建立的高温合金GH4169高温变形时的流动应力模型.