选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。     

工艺参数对电子束选区熔化成形Ti6Al4V合金显微组织的影响

针对电子束选区熔化的特点,采用不同工艺参数成形了Ti6Al4V实体试样,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜和X射线衍射仪研究了气雾化Ti6Al4V粉末在电子束选区熔化成形中的微观组织特征以及不同体能量密度(P/v)对微观组织的影响。结果表明:电子束选区熔化Ti6Al4V合金内部组织为细针状马氏体、魏氏组织和网篮组织,细针马氏体区位于试样成形顶部;随着体能量密度的增加马氏体区高度由7~8个铺粉层厚增加到22~25个铺粉层厚,内部组织由细长片状魏氏组织变为魏氏组织和网篮组织组成的双态组织,片状α相的厚度也由1~2μm增加到2~4μm。     

激光熔化沉积300M超高强度钢的显微组织

利用OM和SEM分析了激光熔化沉积快速成形300M钢薄板的显微组织,测试了硬度随沉积高度的变化规律.结果表明:薄板状试样具有细小、均匀的胞状树枝晶组织,其显微组织随沉积高度增加变化显著,底部为贝氏体及马氏体回火组织,中、下部为无碳化物贝氏体 岛状马氏体/奥氏体(M-A)组织,中、上部为马氏体和贝氏体的混合组织;试样宏观硬度沿沉积增高方向呈台阶状变化,3个硬度平台区分别对应于上述3种不同的显微组织.试样显微组织及硬度随沉积高度的变化是由于激光熔化沉积过程中不同沉积高度处的材料经历的快速非稳态热循环历史不同,从而发生不同的固态相变过程所致.     

冷轧加工纳米结构Ti_(50)Ni_(48)Co_2形状记忆合金的超弹性行为（英文）

研究冷轧后退火对Ti_(50)Ni_(48)Co_2形状记忆合金显微组织演化和超弹性性能的影响。结果表明,在冷轧制过程中,合金的显微组织经历了应力诱导马氏体相变和马氏体塑性变形、变形孪晶、马氏体中沿孪晶和不同晶界的位错堆积、纳米晶化、非晶化以及马氏体向奥氏体的可逆相变6个基本阶段。在400℃退火1 h后,冷轧样品中形成的非晶相完全晶化,生成了一个完全纳米晶体的结构。这种纳米晶体合金的峰应力高达730 MPa,明显高于粗晶Ni_(50)Ti_(50)和Ti_(50)Ni_(48)Co_2合金。而且,纳米晶Ti_(50)Ni_(48)Co_2合金具有较高的阻尼容量和较好的储能效率。     

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。     

选区激光熔化Zr改性Al-Si-Mg合金组织和力学性能

针对选区激光熔化（SLM）高Mg含量AlSiMg3合金成形性差的缺点,通过Zr进行合金化,研究了工艺参数对SLM成形高Mg含量Al-Si-Mg-Zr合金的成形性及时效处理对合金组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形Al-Si-Mg-Zr合金的熔池边界处形成了大量的细小等轴晶,从而有效地避免了样品在成形过程中裂纹的产生,增加了样品的SLM成形性,不同激光功率和激光扫描速度下获得样品的孔隙率均低于0.3%。拉伸测试结果表明,成形态样品的屈服强度（YS）为(426±8) MPa,极限抗拉强度（UTS）为(464±12) MPa。经165℃时效处理后,由于α-Al晶粒内部纳米强化相的增多,样品的强度增加明显,时效样品的最大YS和UTS分别为(482±11)MPa和(522±10)MPa。本研究获得SLM成形Al-Si-Mg-Zr样品的强度高于目前商用的SLM成形Al-Si-Mg合金。     

Microstructures of Components Synthesized via Electron Beam Selective Melting Using Blended Pre-Alloyed Powders of Ti6Al4V and Ti45Al7Nb

研究了电子束快速成形TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末的特点,得到了成分均匀的Ti22Al3.5Nb2V合金。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等手段,研究了成形试样的内部组织,并测试了不同组织区域的显微硬度。结果表明：TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末在电子束成形后,成分均匀,组织具有沉积态特征,包括板条马氏体区和α2+β两相区,板条马氏体区位于成形零件顶部10个熔覆层厚度,在成形过程中,受再热循环的影响,已凝固形成的马氏体不断分解形成α2+β两相区,α2为短棒状,β分布于α2相之间,在成形件底部,部分α2相发生等轴化。显微硬度测试结果显示,马氏体区硬度明显高于α2+β两相区。拉伸结果显示,抗拉伸强度为1214.3 MPa,延伸率达到18%。     

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...     

电子束成形预合金Ti6Al4V与Ti45Al7Nb混合粉末的组织研究（英文）

研究了电子束快速成形TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末的特点,得到了成分均匀的Ti22Al3.5Nb2V合金。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等手段,研究了成形试样的内部组织,并测试了不同组织区域的显微硬度。结果表明:TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末在电子束成形后,成分均匀,组织具有沉积态特征,包括板条马氏体区和α_2+β两相区,板条马氏体区位于成形零件顶部10个熔覆层厚度,在成形过程中,受再热循环的影响,已凝固形成的马氏体不断分解形成α_2+β两相区,α_2为短棒状,β分布于α_2相之间,在成形件底部,部分α_2相发生等轴化。显微硬度测试结果显示,马氏体区硬度明显高于α_2+β两相区。拉伸结果显示,抗拉伸强度为1214.3MPa,延伸率达到18%。     

SLM成形Cu6AlNiSnInCe仿金合金的工艺优化及其组织与性能

采用激光选区熔化(SLM)工艺成形Cu6AlNiSnInCe仿金合金,研究不同SLM工艺参数组合对试样成形质量及其组织和性能的影响。结果表明,根据SLM成形试样的形貌特征可将激光功率和扫描速度的影响直观地划分为六个区域,分别是过熔区、完全熔化区、球化区、部分熔化区、严重球化区和未成形区。在完全熔化区时,激光能量密度达到156 J/mm3,仿金粉末在该参数区域完全熔化且熔池保持稳定的状态,试样密度较高、表面质量较好,表面粗糙度为9.2μm;SLM试样由基体α-Cu(Al Ni)相和弥散分布在基体中的析出δ-Cu41Sn11相组成;SLM试样的抗变形能力、显微硬度和耐腐蚀性能均优于铸造试样。     

Structural changes and energy cumulation in an iron-nickel alloy upon quasi-spherical explosive loading

Ball samples of an iron-nickel alloy one of which was in an austenitic state and the other was in a martensitic-austenitic state were subjected to quasi-spherical shock-wave loading under identical conditions. At the central part of the originally austenitic sample, the initial stages of the formation of internal cavity, melting, and recrystallization were observed. Neither cavity nor melting and recrystallization were observed in the martensite-austenite sample. In this sample, an almost complete transformation of martensite into austenite took place under the action of shock waves. The estimates of pressure were performed from the residual-temperature values taken from structural studies. The pressure at the center of the first sample reached 180 GPa and more, while the pressure in the second sample was known to be for sure lower than 100 GPa but higher than 20 GPa. The conclusion is made that under given conditions of experiment the transformation of martensite into austenite occurring with energy absorption weakens the effect of energy cumulation.     

Influence of WC addition on microstructures of laser-melted Ni-based alloy coating

Nickel-based alloy powder was surface melted on S45C steel substrate using a CO2 laser. The effect of tungsten carbide (WC) on the interface layer and microstructures in the laser melted layer has been investigated by x-ray diffraction (XRD) analysis, and by scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM) techniques. There are three zones in the laser melted layer: the alloyed zone, the interface zone, and the heat affected zone of substrate. The interface zone appears as a smooth bright layer of single γ-(Fe, Ni) phase that serves as a primary crystallization phase in the laser alloyed zone. K-S lattice correspondence was recognized between γ-(Fe, Ni) in the interface and martensite in the substrate. The size of dendritic crystals decreased and eutectic structures in the laser alloyed layer changed after the addition of WC.     

17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

目的 提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法 采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果 在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3 000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6 mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3 000 W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2 500 W下马氏体转变不完全,在激光功率3 500 W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3 000 W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论 在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3 000 W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。     

热轧马氏体/贝氏体区直接淬火-配分钢组织性能研究

以低碳硅锰钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺研究了马氏体区淬火-配分(QP)、贝氏体区淬火-配分(BP)和直接淬火工艺对组织性能演变的影响。结果表明,经QP工艺处理后得到马氏体和残余奥氏体的组织,残余奥氏体体积分数大于10.0%,并且呈现薄膜状分布于马氏体板条间,试样屈服强度大于1 100 MPa,抗拉强度大于1 200 MPa,伸长率在14.75%~16.00%之间,强塑积可高达21.12GPa·%。经BP处理后的试样获得贝氏体基体和17.3%的残余奥氏体组织,试样伸长率高达21.00%,强塑积为22.26GPa·%。经直接淬火工艺处理后的试样,抗拉强度高达1 540 MPa,但残余奥氏体体积分数为3.6%,导致伸长率仅为8.00%,强塑积为12.32GPa·%。此外,还发现少量软相铁素体组织,可以降低试验钢的屈服强度。     

氩弧焊修复激光成形TC11钛合金组织及高周疲劳性能

采用氩弧焊对沉积态激光成形TC11钛合金进行修复并进行双重退火热处理.观察分析了修复试样热处理前后各区域的组织,测试了高周疲劳极限并进行分析.结果表明,修复区宏观组织呈柱状晶形貌,热影响区和基材区呈柱状晶和等轴晶交替排列形貌.热处理前修复区和热影响区为超细针状α相分布在β相基体中,基材区为较细的网篮组织;热处理后各区域的微观组织均为板条状初生α相+β相转变组织,修复区初生α相长度显著大于其它区域.修复件高周疲劳极限下降约7.1%.断口分析表明:修复件疲劳源均为修复区气孔,气孔缺陷是疲劳性能下降的主要原因;疲劳源区呈α相解理、β相撕裂形貌.     

The Structure and Mechanical Properties of Cr4Mo4V Steel Treated by PIII Carbonitriding

The composition and structure of PIII(plasma immersion ion implantation)carbonitrided Cr4Mo4V steel were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),X-ray diffraction(XRD),optical microscopy(OM)and SEM.The results indicate that the nitride and carbide are dispersion phase precipitation and except formation of compound other implantation atoms dissolve into martensite matrix.The total concentration of carbon and nitrogen is about 30 at%near the surface,and still keeps at about 20 at%even at the depth of 8μm.The effect of treatment temperature,implantation time and ratio of N2 to CH4 on the hardness and wear resistance of carbonitrided layer are investigated.It is found that the hardness of Cr4Mo4V steel increases after treatment.The highest hardness of samples is 22.3 GPa,which is about 1.8 times than initial steel.The dry-wear resistance of the samples is also improved after treatment,and the sample with higher hardness shows the better wear resistance.     

强制冷却对TC4钛合金搅拌摩擦焊接接头组织性能影响

分别在空气和强制冷却条件下对TC4钛合金板进行了搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,FSW),对比研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,FSW接头分为搅拌区、热机械影响区和母材区。母材区为热轧退火后的初生α和β双相组织。空气条件下焊接,搅拌区为α+β片层结构,组织转变主要为β相转变为片层α+β两相,热机械影响区为等轴晶α和α+β片层的双态组织,组织转变受动态再结晶和相变共同作用。强制冷却条件下焊接,搅拌区为针状马氏体,组织转变主要为马氏体相变。与空气条件下接头相比,强制冷却条件下的FSW接头显微硬度明显提高,但抗拉强度略微降低。     

40Cr钢激光表面加Ni60B合金化及其磨蚀性能研究

     对40Cr钢进行了表面加Ni60B粉末激光合金化处理.金相、扫描电镜、X射线衍射分析,硬度测试和磨损与盐雾腐蚀实验的结果表明：合金化层的结构为熔化区、过渡区及热影响区;熔化区显微组织为胞状一树枝状晶,热影响区为极细的隐晶马氏体;激光合金化处理后的试样产生了新相Cr₂₃C₆和Cr₃C2,显微硬度Hk可达到8.6 GPa,比基体提高了近3倍;耐磨性与耐蚀性都比基体有明显提高.       

45钢表面电子束微熔抛光的性能和组织分析

为显著改善45钢表面粗糙度及其综合力学性能. 文中采用电子束微熔抛光技术,对45钢表面进行电子束微熔抛光处理. 研究电子束抛光对表面粗糙度、改性层组织和硬度的影响,探讨了电子束扫描电流、扫描速度对表面粗糙度、改性层组织的影响规律. 结果表明,45钢经表面抛光处理后,表面粗糙度值由2.091 μm降到0.738 μm,降幅为64.7%;其表面改性层可分为抛光层区、热影响区和基体区;抛光层区的显微组织为针状马氏体,硬度为950 ~ 913 HV;热影响区的组织为针状马氏体和铁素体,硬度为855 ~ 280 HV;基体区的组织为珠光体和铁素体,硬度为244 ~ 204 HV. 电子束工艺参数对抛光后的表面粗糙度值影响显著,在满足抛光效果的条件下,改性层的厚度随电子束扫描电流的增加而增大,随扫描速度的增加而减小.     

轧辊表面宽带激光熔凝过程的相变及力学性能研究

综合考虑温度、相变和应力的耦合作用,运用有限元法分析了42CrMo轧辊在宽带激光单道扫描和叠道扫描下熔凝层的显微组织、硬度和残余应力分布规律及演变过程。计算结果表明,激光熔凝冷却过程中产生的马氏体相变对熔凝层的硬度和应力分布均有很大影响。单道激光熔凝层相变生成的马氏体比例高达80％以上,熔凝强化层的显微硬度值提高2.5～3倍,熔凝区内表现为残余压应力,热影响区则为拉应力;叠道激光熔凝后试件表面实际硬度值有所下降,且搭接区存在局部软化带。计算结果与实际分布规律基本相同,可为制定工艺、预测熔凝区性能变化提供理论依据。