热等静压成形Inconel 718粉末合金的显微组织和力学性能

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)制备了Inconel718预合金粉末，并利用SEM对合金粉末进行了表征，通过预合金粉末热等静压工艺制备了Inconel 718粉末合金坯料并测试了力学性能。研究结果表明，镍基合金Inconel 718易于制得化学成分满足要求的洁净粉末，但热等静压过程中碳化物形成元素扩散至粉末表面，并以氧化物为核心生成包含Ti和Nb的碳化物以及Ni3Nb的硬质薄膜，形成粉末高温合金的原始颗粒边界(prior particle boundaries,PPBs)，使粉末合金的塑性、韧性和持久性能低于锻造合金。通过后续工艺抑制或消除热等静压过程中产生的原始颗粒边界可显著提升材料的综合力学性能。     

传统工艺和激光选区熔化技术制备的Inconel 718合金在650℃下表面氧化膜的形成机理

基于激光选区熔化(SLM)技术制备了Inconel 718合金,采用扫描电镜和能谱仪,分析了传统工艺和SLM技术制备的Inconel 718合金在650℃下氧化不同时间后表面氧化物的微观形貌和成分。结果表明：两种Inconel 718合金表面都出现了片状和块状氧化物,其氧化物的生长规律大致相同,SLM技术制备的Inconel 718合金的抗氧化性能略优于传统工艺制备的Inconel 718合金的;两种Inconel 718合金表面的片状氧化物主要由氧元素向基体内部扩散发生氧化生成,块状氧化物主要由合金元素向外扩散发生氧化生成;两种Inconel 718合金表面氧化膜的主要成分为铁的氧化物,随着氧化时间的延长,氧化物类型逐渐趋向于Me₂O₃氧化物。     

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。     

Inconel718合金金属注射成形制备过程及力学性能

以Inconel718气雾化预合金粉末为原料,采用金属注射成形(MIM)工艺制备Inconel718合金材料.研究Inconel718合金烧结、热等静压(HIP)、热处理对合金显微组织、密度和力学性能的影响.结果表明:经1275 ℃烧结后,烧结体的相对密度达到98%.烧结体经HIP处理后,达到全致密.经烧结+HIP+热处理后,组织弥散析出了大量的γ″相和γ′相,其室温抗拉强度为1250 MPa,延伸率为21.7%;650 ℃抗拉强度为1177 MPa,延伸率为16.6%,其达到或超过了同牌号锻造合金的性能.     

石墨烯/Inconel 718复合材料的力学性能和摩擦磨损行为（英文）

采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel718复合材料,并评价其力学性能和摩擦磨损性能。采用XRD、SEM和拉曼光谱技术对复合材料的显微组织进行表征。结果表明,采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel 718复合材料是合理可行的,添加石墨烯纳米片对Inconel 718合金不仅产生了显著的强化效果,而且改善了摩擦学性能。1.0%石墨烯/Inconel718复合材料(质量分数)的屈服强度和抗拉强度比未添加石墨烯纳米片的Inconel 718合金分别提高了42%和53%,而其摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和66.8%。石墨烯纳米片增强Inconel718合金的硬度增加以及在磨损表面形成的石墨烯纳米片保护层是导致摩擦因数和磨损率降低的直接原因。     

激光选区熔化Inconel 718合金高温腐蚀性能

研究激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)制备Inconel 718合金的高温腐蚀性能,揭示了不同热处理工艺对腐蚀性能的影响规律。利用超景深显微镜、XRD、SEM表征了腐蚀后的形貌及产物。结果表明:SLM态的高温腐蚀质量损失速率远大于热处理态的,经标准热处理与均匀化热处理的合金其高温耐腐蚀性能与锻件的相当,时效热处理合金在经过25 h腐蚀后,原始态熔池边界消失,元素均匀化程度提高,氧、硫元素扩散通道关闭,抗腐蚀性能提高;经过75 h后,合金表面产物包括氧化物和硫化物,各热处理态合金表面的氧化物成分没有发生变化。重点分析和讨论SLM制备Inconel 718合金的高温腐蚀机理,建立了SLM态Inconel 718合金的高温腐蚀过程中元素扩散模型。     

激光选区熔化Inconel 718合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化、Mott-Schottky和X射线光电子能谱等测试技术研究了激光选区熔化增材制造Inconel 718合金（SLM Inconel 718）在0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并与商用轧制Inconel 718合金（R Inconel 718）进行对比。结果表明,SLM Inconel 718合金与R Inconel 718合金均发生点蚀,SLM Inconel 718合金的点蚀优先发生在熔池边界和孔隙部位。相比R Inconel 718合金,SLM Inconel 718合金的活性更低、腐蚀速率更小、耐蚀性能更优,其主要原因在于：SLM Inconel 718合金表面生成的钝化膜中多孔NiO的含量更低,致密Cr₂O₃的含量更高,钝化膜更加致密,并且钝化膜的载流子密度更低,因此,SLM Inconel 718合金的钝化膜保护性能更好,耐蚀性能更优。     

烧结温度对多孔Inconel625合金性能的影响

Inconel625有着优异的耐蚀性与高温力学性能,被广泛用于航空航天、石油化工、核工业等领域。多孔材料有着轻质化与优良的透过性能常被用于过滤材料。本文旨在制备出耐蚀性良好的过滤材料,利用粉末冶金技术制备出兼具Inconel625合金本身特性与功能特性的多孔Inconel625合金。实验采用100~200μm粒度的合金粉末,通过模压-气氛烧结的工艺制备了多孔Inconel625合金,并对不同烧结温度下的合金做了形貌表征与性能评价。结果表明,在1240℃烧结温度下合金烧结颈发育良好,孔隙球化率高,此时透气度满足服役性能需求,可作为高温气液过滤材料使用,该温度下合金剪切性能达到最优,最大剪切力为51.0KN,也为后续进一步的研究提供了参考依据。     

Delta工艺Inconel 718合金热变形条件下的流变行为

在Gleeble-3500热模拟实验机上对Delta工艺Inconel 718合金进行高温压缩实验,研究其高温压缩变形的流变应力行为。结果表明:δ相时效态Inconel 718合金在本实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而减小,动态再结晶是合金重要的软化机制。δ相时效态Inconel 718合金的热变形激活能为497.407 kJ/mol,高温压缩峰值流变应力与变形温度和应变速率的关系可用双曲正弦函数表示。     

磷硼复合添加对Inconel 718合金铸态组织及均匀化处理参数的影响(英文)

研究磷硼复合添加对Inconel 718高温合金铸态组织及均匀化处理参数的影响。结果表明:磷硼的加入促进块状Laves相的形成。由于硼在最后残余液相中大量富集,形成一种富含Nb、Mo和Cr的含硼相。根据DSC和电子探针分析结果,确定磷硼复合添加Inconel 718高温合金的凝固顺序为L→L+γ→L+γ+MC→L+γ+MC+Laves→γ+MC+Laves+含硼相。由于低熔点含硼相的存在,磷硼复合添加Inconel 718高温合金的均匀化处理温度应比标准Inconel 718合金低至少40°C。     

选区激光熔化Mar-M509合金成形性能及热处理工艺研究

针对选区激光熔化（SLM）成形Mar-M509合金进行了打印工艺参数优化,得到孔隙和微裂纹较少的优化工艺参数。并设计固溶、固溶+时效两种热处理制度,研究热处理对显微组织及力学性能的影响。与直接打印态样品相比,热处理主要导致两种析出相的产生,亮白色近圆形富Cr-Co碳化物颗粒和暗灰色不规则长条形富Ta-W碳化物。室温拉伸试验结果表明,沉积态样品表现出高的抗拉强度和屈服强度,固溶热处理后的抗拉强度降低500MPa,固溶+时效热处理后抗拉强度下降约350MPa。造成强度降低的主要原因是热处理过程中发生了晶粒粗化和残余应力消除。固溶处理后样品中析出物以富Cr- Co碳化物为主,少量大尺寸Ta-W碳化物沿晶界析出。固溶+时效处理后Ta-W碳化物含量增加,以沿晶界和晶内两种方式存在。热处理后材料塑性未得到改善,两种热处理制度均导致产生大量沿晶界析出的碳化物,推测会对材料塑性产生不利影响。为了改善SLM Mar-M509的强度和塑性,需通过热处理工艺对析出碳化物的尺寸和分布进一步调控。     

热处理对Inconel718合金组织及力学性能的影响

针对Inconel 718合金的不同用途,分析研究了4种常用热处理工艺对Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度超过1020℃时,奥氏体晶粒显著长大。合金中主要析出相有MC、δ、γ’和γ″相。δ相沿晶界分布,1025℃固溶时呈颗粒状少量析出;950℃固溶时呈块状大量析出;直接时效时呈网状不连续分布。同时,δ相对合金的晶粒度影响较大,且其析出数量和形态决定了合金的韧塑性,γ″、γ’相的析出量和尺寸与晶粒尺寸决定了合金的强度变化。     

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.     

Control of Laves phase in Inconel 718 GTA welds with current pulsing

Abstract

The presence of Nb rich Laves phase in Inconel 718 weld fusion zones is known to be detrimental to weld mechanical properties. In the present study, an attempt was made to control the formation of Laves phase in alloy 718 gas tungsten arc welds using pulsed current. Welds were produced in 2 mm thick sheets of the alloy with constant current and pulsed current and were subjected to post-weld solution treatment at 980°C followed by aging. Detailed microstructural studies and tensile tests at 650°C were conducted. The results show that the use of current pulsing (i) refines the fusion zone microstructure, (ii) reduces the amount of Laves phase and exerts a favourable influence on its morphology and (iii) improves the response of the fusion zone to post-weld heat treatment and weld tensile properties.     

热处理对选区激光熔化GH3536合金晶界与拉伸行为的影响

采用选区激光熔化制备了GH3536合金,并分别进行固溶处理和热等静压处理,研究不同热处理手段对GH3536合金的组织形貌、晶界形态及室温拉伸行为的影响。结果表明:沉积态试样的组织由超细柱状亚晶粒与熔池界组成,存在气孔与微裂纹等缺陷;选区激光熔化试样分别经固溶处理和热等静压处理后,二者致密度均上升,组织转变为由交替分布的大小不等等轴晶粒组成,但热等静压的沿晶界析出M_(23)C_6相,形成锯齿状的弯曲晶界;沉积态试样的拉伸性能表现出各向异性的特点,固溶处理可消除拉伸性能的各向异性,但抗拉强度和屈服强度均有下降,延伸率明显上升。热等静压态试样与固溶态试样相类似,但其抗拉强度、屈服强度和延伸率均有进一步的提高;3种形态合金的断裂机制均为微孔聚集型的韧性断裂。     

热处理对激光选区熔化制备Inconel 718合金组织和拉伸性能的影响

采用激光选区熔化工艺(SLM)制备了Inconel 718合金,并对合金分别进行了1050 ℃×1 h固溶和1050 ℃×1 h固溶+720 ℃×8 h+620 ℃×8 h双级时效热处理。结合微观组织、拉伸性能和断裂特征分析,研究了热处理工艺对SLM制备的Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后合金内Laves相溶解,位错密度显著降低,材料的强塑性匹配较打印态得到良好的改善。经过时效热处理后,γ′和γ″强化相析出使合金强度大幅度提高的同时,保留了一定的塑性。     

Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of the Modified 718 Alloy

M718 alloy with an extra high Mo content of 7.50 wt% which reduced Nb addition and increased Al and Ti additions within the composition specifications of 718 alloy has been designed to increase the service temperature of 718 alloy. And the effect of the heat treatment on the microstructure and mechanical properties of M718 alloy has been investigated in this study. The results showed that Laves phase precipitated on the grain boundaries of M718 alloy instead of d-Ni_3 Nb phase in718 alloy, and y'and y'phases precipitated in the matrix of M718 alloy as that in 718 alloy. Increasing the solution temperature from 960 to 1050 ℃ noticeably reduced the intergranular precipitation of Laves phase. The precipitation of Laves phase was appropriate at 1020 ℃ for improving the grain boundary cohesion. Increasing the two-stage aging temperatures markedly increased the sizes of y' andy'phases. As a result, the strength of M718 alloy increased.     

Inconel 718合金在高酸性石油井下工具服役环境中的应力腐蚀开裂行为

利用高温高压釜和有限元技术研究了Inconel 718合金在150℃、3.5 MPa H2S分压、3.5 MPa CO_2分压、含100 g/L Cl~-水溶液中的SCC敏感性。结果表明:在模拟高温高酸性工况下,未发现Inconel 718合金发生点蚀和应力腐蚀开裂。拉扭复合载荷对Inconel 718合金耐蚀性的影响体现在拉扭复合载荷作用下材料产生的Von Mises等效应力对其耐蚀性的影响。     

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。