激光沉积修复GH4169合金热处理的组织及性能

激光沉积修复GH4169合金强度与塑性仅达到铸件标准Q/5B 453-1995,热处理是改善其力学性能的重要手段。研究了不同热处理工艺对激光沉积修复GH4169合金显微组织和拉伸性能的影响规律,结果表明:激光沉积修复GH4169合金试样经直接时效热处理后,与沉积态相比,枝晶间的Laves相少量熔解,拉伸强度提高,与锻件标准Q/3B 548-1996(高强)相当,而塑性略有下降;且随着时效时间的延长,试样拉伸强度与塑性没有提高。修复试样经固溶处理后,Laves相部分熔解,并在其周围析出大量针状δ相,拉伸强度达到锻件标准,断后伸长率比沉积态提高21%;修复试样经均匀化处理后,Laves相基本熔解,在晶界及晶内均析出了δ相,拉伸强度接近锻件标准,断后伸长率超过了锻件标准27.1%。试验表明合适的热处理能有效提高激光沉积修复GH4169合金的强度与塑性。     

高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金的微观组织与拉伸性能

采用高沉积率激光熔覆沉积技术制备了GH4169合金试样,研究了沉积率为2.2kg/h时GH4169合金的微观组织和拉伸断裂机制。结果表明:高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金沉积态试样的析出相主要包括Laves相、针状δ相及不均匀分布的γ″和γ′强化相。拉伸测试结果表明,沉积态GH4169高温合金的塑性和强度均低于锻件标准。     

热等静压处理对选区激光熔化GH3536微观结构及拉伸性能的影响

利用选区激光熔化技术制备GH3536试样,研究了热等静压处理前、后选区激光熔化GH3536微观结构演变对力学性能各向异性的影响。利用扫描电镜、电子背向散射衍射和拉伸试验等方法对沉积态和热等静压态试样进行了微观组织、晶体织构和力学性能表征分析。研究结果表明,与传统工艺相比沉积态试样形成了超细晶组织且拉伸性能较高。X-Y面中的等轴晶存在〈001〉和〈101〉择优取向;Y-Z面中外延生长的柱状晶结构的〈001〉晶向近似与增材方向平行。受晶粒尺寸及织构强度的影响,相对于纵向试样,横向试样的屈服和抗拉强度更高,但其延展性偏低,在断口中观察到脆性断裂特征及未熔合缺陷。经热等静压处理后,柱状晶粒发生等轴化转变,晶粒取向随机分布,碳化物沿晶界析出,裂纹愈合,但是试样拉伸强度降低,塑性升高,并且各向异性消失。     

激光增材制造DZ40M的微观组织及热处理研究

采用激光增材制造技术制备了钴基高温合金DZ40M,研究了沉积态DZ40M的微观组织,对比分析了不同热处理制度下DZ40M的微观组织及力学性能。结果表明,激光增材制造技术得到的DZ40M组织比传统定向凝固的更细,拉伸强度及塑性都有不同程度的增大。1280℃固溶处理能够使DZ40M的初生碳化物充分固溶并析出新的共晶组织,再经950℃或者1020℃的时效处理,有二次碳化物析出,时效处理对DZ40M力学性能起到良好的强化作用,并在一定范围内保留其塑性,其中1280℃/4 h+1020℃/12 h热处理制度处理试样,能够在提高室温抗拉强度的同时,最大程度地保留沉积态塑性。     

选区激光熔化Hastelloy-X合金组织演变及拉伸性能

采用选区激光熔化技术加工哈氏合金试样并进行后处理,分别分析了沉积态、热处理态、热处理+热等静压态试样的宏观/微观组织特征,并测试了室温/高温拉伸性能。结果表明,沉积态试样横向/纵向均出现微裂纹,但未出现析出物。热处理后,横向组织为等轴晶,纵向组织为交错分布的细柱状晶和粗柱状晶,这些晶粒内部存在两种形态差异显著的析出物。热等静压处理后,晶粒显著长大,析出物分布均匀化,试样的室温拉伸性能达到锻件标准;相比于纵向拉伸性能,横向拉伸性能具有高强度低塑性的特征。     

GH4169薄壁零件表面损伤的激光沉积修复试验研究

研究了不同基体厚度和扫描方式对激光沉积修复(LDR)GH4169合金修复件的残余应力、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明,基体厚度越小,即修复体厚度越大,残余应力和枝晶间析出的Laves相体积分数就越大,室温抗拉强度和断后伸长率则越小。试验表明,短边扫描有利于提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。     

激光增材制造GH4099合金热处理后的显微组织及拉伸性能

主要研究了激光增材制造GH4099合金在不同热处理状态下的显微组织与室温拉伸性能。研究结果表明:沉积态试样的显微组织主要由外延生长的柱状晶组成,沉积态试样经过1120℃的固溶处理后发生了明显的再结晶,柱状晶内部的枝晶形貌消失,转变为细小的等轴晶组织,而且在等轴晶内部存在许多孪晶界;与固溶态试样相比,时效处理后的组织没有明显差异,显微组织仍然由细小的等轴晶组成,晶粒没有长大,γ基体上有明显的γ′相弥散析出;对比3种状态下的室温拉伸性能可以发现,固溶态试样的强度最低,塑性最高,而固溶-时效态试样的室温力学性能最好,呈现出较高的强度和塑性。这主要是因为高温固溶过程中发生了完全再结晶,试样内部的位错密度有所降低,而且没有γ′相的析出强化,而在时效过程中,γ′相充分析出阻碍了位错运动。     

激光成形GH3536合金的显微组织与力学性能研究

采用激光熔覆沉积（LCD）成形技术在锻造GH3536合金表面制备了GH3536合金,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,LCD成形GH3536合金的激光成形区与锻造基材之间形成了宽度为250～320μm的等轴晶结合区。此外,在成形区还发现了宽度为2～2.5 mm具有枝晶结构的鱼鳞状熔池,以及少量孔洞缺陷。在成形过程中,在结合区和成形区析出了M6C和M23C6碳化物。由于成形区GH3536合金具有比基材更高的室温拉伸强度,激光熔覆沉积成形GH3536表现出明显的各向异性,垂直于成形方向材料的抗拉强度与屈服强度比平行于成形方向分别高12.5%和9.1%,但其延伸率低7.7%。由于成形区GH3536合金晶粒尺寸较大,并且存在少量孔洞缺陷,其维氏硬度比基材降低了12.4%。     

激光熔化沉积Ti_2AlNb基合金的显微组织和拉伸性能

通过激光熔化沉积同步输送的Ti-22Al-25Nb合金粉末,在TA15钛合金基板上制备出Ti2AlNb基合金薄壁试样,分析了沉积态和热处理态Ti2AlNb基合金的微观组织、相组成,测试了沿沉积扫描方向热处理态材料在室温25℃和高温750℃下的拉伸性能。结果表明,激光熔化沉积Ti2AlNb基合金组织致密,沉积态和热处理态均由B2,α2和O相组成,热处理状态下,激光熔化沉积Ti2AlNb基合金室温和750℃下抗拉强度分别为1012 MPa和702MPa,延伸率分别为1.8%和2.2%。     

激光沉积镍基单晶合金的工艺与微观组织研究

为了探索合适的外延激光金属成形(E LMF)工艺沉积块状镍基单晶高温合金,选择了合适的激光功率、扫描速度、冷却方式组成了九组实验,得到了合适的工艺组合并研究了微观组织演变及形成机理。结果表明:在500W,13mm/s,3 g/min及一般水冷的工艺下可以实现无裂纹的连续外延生长；过大的冷却速度会导致过大的热应力从而诱发裂纹的产生；主体区域为外延生长区,在表面和两端存在非外延生长区。     

热处理对激光沉积修复GH4169合金高温性能的影响

热处理是改善激光沉积修复GH4169合金力学性能的重要手段。研究了不同热处理方式和时效热处理温度对激光沉积修复GH4169合金高温拉伸性能的影响规律,结果表明:采用局部热处理和真空热处理方式对修复试样进行直接时效热处理后,试样显微组织与沉积态基本一致,枝晶间Laves相少量熔解;真空热处理后试样的高温抗拉强度和屈服强度略高,达到锻件标准Q/3B 548-1996(高强)的86%和95%,断后伸长率略有下降。在提高时效热处理温度后,Laves脆性相进一步轻微熔解,修复试样的高温抗拉强度与屈服强度有所提高,达到锻件标准的92%和98%。     

激光立体成形17-4 PH不锈钢组织性能研究

对激光立体成形17-4 PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)沉淀硬化不锈钢沉积区热处理前后的组织和常规力学性能进行了研究。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明,沉积态组织主要由板条状马氏体和分布于其上和板条间少量的第二相强化质点组成。根据合金特性,推测马氏体基体上弥散析出的第二相强化质点应该为M7C3及NbC型碳化物等。靠近基材处的沉积态组织以细长的板条状淬火马氏体为主;远离基材的沉积态组织则变成粗大的板条状马氏体。沉积态试样经过固溶时效处理后,组织变为细小均匀的板条状回火马氏体,并且基体上析出了更多的第二相强化质点,这类强化质点推测应为NbC型以及M7C3,M23C6型碳化物。成形件经过热处理后,强度、硬度略微提高,而塑性则显著增加。并且其抗拉强度和塑性均高于锻棒标准,屈服强度则略低于锻棒标准。热处理前后成形件拉伸断裂均属于韧性断裂,其中M7C3型碳化物等形成的第二相质点是微观空穴和韧窝形成之源。     

激光修复成形GH4169/GH738高温合金的性能研究

采用激光修复技术和GH4169合金粉末，在GH738合金基材试块上制备激光成形修复件，对其进行固溶+双时效热处理。对试块进行了高温持久和高温低周疲劳性能试验，观察试样断口形貌并分析断裂机理。结果表明：激光修复GH4169/GH738合金的组织结合处冶金质量良好，呈现向外连续生长的柱状晶组织；在650℃、690 MPa下进行持久试验，修复试样晶界析出Laves相，导致裂纹的萌生，与晶界分离形成微观空洞，同时气孔促进了裂纹的扩展，为穿晶和沿晶的混合韧性断裂模式。在455℃下进行低周疲劳试验，发现疲劳裂纹源于表面和气孔，以河流状花样向中心扩散，拓展区存在疲劳辉纹，为解理和穿晶两种断裂模式。采用GH4169合金粉末修复可满足常规铸锻GH738合金性能要求。     

SLM成形TC4钛合金高温拉伸力学性能及断裂机制分析

研究了选区激光熔化(SLM)成形TC4钛合金室温拉伸及高温拉伸力学性能和微观组织,以及高温拉伸断口形貌和气孔形成原因.结果表明:SLM成形TC4钛合金沉积态试样性能呈现强度高而塑性低的特点;经过800℃、4 h真空退火处理后,室温拉伸力学性能达到同牌号锻件水平.在400℃、500℃和600℃高温拉伸条件下,沉积态试样高...     

热处理对激光沉积修复GH4169合金残余应力和拉伸性能的影响

研究了感应加热局部热处理和真空炉整体热处理对激光沉积修复GH4169合金修复件残余应力和拉伸性能的影响。结果表明,激光沉积修复GH4169合金修复件经直接时效热处理后,组织特征变化不大,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,但枝晶间Laves相出现了部分溶解,残余应力明显消减,拉伸强度显著提高。相比沉积态修复件,局部热处理后残余应力平均降低了33%以上,拉伸强度达到了锻件水平的86%以上;真空热处理后残余应力平均降低了43%以上,拉伸强度达到了锻件水平。     

Hastelloy-X粉末成分对激光选区熔化成形各向成形性能的影响

采用相同工艺参数和热处理/热等静压技术,激光选区熔化成形两种不同粉末成分(A批原材料中碳和锰含量较高,B批原材料中硅含量较高)Hastelloy-X合金试样,测试了室温/高温拉伸性能,分析了微观组织特征及室温拉伸断口。结果表明:两种材料成形横向制件的组织形态相似,纵向制件的组织晶粒形态和晶内碳化物析出差别较大;A批组织为等轴晶,晶内碳化物析出较多,B批组织为沿纵向的柱状晶;A批材料的室温/高温拉伸性能均达到了棒材锻件标准,B批材料的横纵向拉伸性能存在较大各向异性,纵向拉伸试样呈现低强度高塑性的特点,且受硅、碳元素的影响;两批材料的室温拉伸断口均存在明显的塑性变形,为杯锥状沿晶韧窝断口。     

激光快速成形Rene 80高温合金组织及裂纹形成机理

研究了激光快速成形(LRF)Rene 80高温合金厚壁件的凝固组织和裂纹的形成机理。结果表明,激光快速成形Rene 80高温合金的凝固组织为与沉积高度方向平行的定向凝固枝晶组织,由于凝固偏析,MC型碳化物和γ-γ′共晶组织分布于定向凝固组织的枝晶间区域。激光快速成形Rene 80高温合金厚壁件含有许多长度大于10mm,扩展方向与沉积高度方向平行的宏观裂纹。分析表明,这些裂纹为液化裂纹,其形成原因为:激光快速成形时,紧邻激光熔池的热影响区(HAZ)内沿晶界分布的低熔点γ-γ′共晶组织发生熔化,形成热影响区内沿晶界扩展的晶界液相,在热影响区冷却过程中,由于热影响区内固相的收缩应力作用,沿晶界扩展的固-液界面被撕开,从而导致液化裂纹的产生。     

热等静压对激光直接沉积Ti60 合金组织与拉伸性能的影响

利用激光直接沉积技术成形Ti60 合金,研究热等静压双重退火对激光直接沉积Ti60 合金缺陷、组织及拉伸性能的影响。结果表明:激光直接沉积Ti60 合金存在气孔和未熔合两种缺陷,经热等静压处理后,气孔和尺寸较小的未熔合缺陷消除;沉积态试样底部和中部为柱状晶,顶部为等轴晶,显微组织为魏氏组织,由板条和板条间组成;经热等静压双重退火处理后,晶界消融,大部分原始晶界消失,板条粗化,长宽比减小,显微组织变为网篮组织;与锻件相比,沉积态试样拉伸强度较高,塑性较低,经热等静压双重退火处理后,其塑性达到了锻件标准。     

激光修复GH4169高温合金的持久断裂机制研究

对GH4169合金锻件与激光成形修复(LFR)件进行显微组织观察和持久性能实验。结果表明:锻造GH4169合金组织为等轴晶,在晶界和晶内弥散析出颗粒状或短棒状δ相,可有效阻碍位错运动以及降低裂纹扩展速率;激光修复GH4169合金经直接双级时效处理(DA)后,与沉积态相比,组织特征变化不大,呈现为沿沉积方向外延生长的柱状枝晶,枝晶间仍然存在块状Laves相,Laves相作为一个脆性相,为裂纹的起源和扩展提供了有利的位置和通道。锻件试样经受高温持久载荷时的断裂机制表现为微孔聚集型断裂,其中δ相、碳化物(MC)是微孔形成的核心,并且断裂后留下了形状与尺寸各异的韧窝组织。激光修复试样经受高温持久载荷时断裂发生在修复区一侧,韧窝以枝晶间Laves相和MC为形核中心,因此留下了以枝晶间区域为韧窝中心和以枝晶干区域为撕裂棱的韧窝组织。     

激光成形修复Ti60合金组织与性能研究

利用金相分析、维氏硬度、X射线衍射、室温和高温(600℃)静载拉伸等方法,对整体叶盘候选材料Ti60合金进行激光成形修复组织与性能的研究.研究发现:激光成形修复后,修复区与锻件基体形成致密的冶金结合,热影响区的组织从锻件的双态组织逐步过渡到激光修复区的魏氏组织.激光成形沉积态修复区的硬度高于锻件基体,热影响区的硬度处于两者之间,经过退火(650℃,2h/空冷),激光修复区硬度减小;激光修复结合面测试试样室温和600℃高温拉伸测试都断裂在锻件基体;不同修复体积(10%,20%、50%和80%)的试样室温和高温(600℃)强度高于锻造态,室温塑性比锻造态低,而高温塑性与锻造态相当.