VIGA法制备的M2052锰铜合金粉末及其SLM打印件的性能

采用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备了M2052锰铜合金粉末,分析了M2052锰铜粉末的物性和显微组织;用选区激光熔化3D打印技术(SLM)制备锰铜试样,并分析热处理前后SLM成型的锰铜合金的组织与性能。结果表明,VIGA法能够有效地控制金属粉末形状,制备的15~53 μm粒度区间的锰铜粉末收得率高,松装密度高,具有较好的球形度,有效满足SLM用金属粉末的要求。由SLM制备的锰铜打印件横纵向具有不同的微观组织,随熔池内部延伸逐渐变为胞状晶,沿焊接界面形成柱状晶,离熔池越远柱状晶越细。与铸态合金相比,SLM方法制备的锰铜合金具有明显的力学性能差异,SLM打印件的抗拉强度为611 MPa,规定塑性延伸强度为504 MPa,远远高于铸态母合金的454 MPa和172 MPa。其原因是打印件细晶强化效果明显,但微裂纹的存在对塑性不利。     

热处理对选区激光熔化成形M2052合金组织性能的影响

目的综合提升选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形M2052锰铜合金的力学性能。方法利用SLM技术成形M2052锰铜合金,并通过固溶、时效及固溶+时效等热处理方法对其成形态组织进行调控。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对合金的显微组织、晶粒形貌、拉伸断口形貌及物相组成进行分析,并通过拉伸性能、冲击性能测试,分别评价SLM成形及热处理后的屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性。结果 SLM成形的M2052合金经过固溶处理后,形成了典型的类孪晶结构;时效处理后的组织和SLM成形态类似,形成了细微的亚孪晶组织;固溶+时效处理后,类孪晶组织粗大。四种状态的显微组织均由单相γ固溶体组成,时效态和固溶+时效态析出了α-Mn相,但时效态析出含量较多。SLM成形态具有较高的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2(636 MPa和548 MPa),时效处理能提高合金的σb和σp0.2(707MPa和570MPa),但是冲击韧性和延伸率(5.5J和8.5%)较差;而固溶处理能显著提高合金的冲击韧性和延伸率(23.5 J和22.25%)。综合比较,固溶+时效态试样具有最好的力学性能(冲击韧性为17 J,延伸率为10.8%,σb为503 MPa和σp0.2为322.5 MPa)。断口分析表明,四种状态下均为韧性断裂。结论固溶+时效热处理可以在存在单相γ固溶体条件下析出少量的α-Mn相,综合提升锰铜合金的力学性能。     

热等静压处理对选区激光熔化成形Inconel 718合金各向组织及力学性能的影响

目的 研究热等静压处理对选区激光熔化（SLM）成形不同沉积方向Inconel 718合金试样显微组织和力学性能的影响规律,提升Inconel718合金的综合力学性能。方法 采用SLM技术制备平行沉积方向和垂直沉积方向的Inconel 718合金试样,并对试样进行热等静压（HIP）处理和热等静压+固溶时效（HIP+HT）处理。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）,对合金的显微组织、断口形貌、物相组成、晶粒形貌及取向进行分析。对试样进行显微硬度和拉伸强度性能测试,对比分析不同沉积方向SLM、HIP及HIP+HT试样的显微硬度、拉伸强度、屈服强度以及断口延伸率。结果 SLM成形的Inconel718合金经热等静处理后,平行方向的晶粒形态由柱状晶转变为等轴晶,晶粒尺寸增大,并伴随有孪晶形成。晶界处的Laves相基本溶解,同时有许多MC碳化物在γ基体中析出。不同处理状态下平行方向试样的拉伸强度、屈服强度和硬度值均小于垂直方向。平行和垂直方向SLM成形件的拉伸强度σb分别为996.3MPa和1051.1MPa...     

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%。     

热等静压对电子封装60wt%Si-Al合金组织与性能的影响

采用喷射成形技术制备了新型电子封装材料60wt%Si-Al合金,选用两种热等静压工艺对其进行致密化处理,研究热等静压对材料组织和性能的影响。观察、分析了热等静压致密化后合金组织,测试了热等静压后合金的致密度、导热及热膨胀性能。结果表明,热等静压可有效减少或消除喷射成形60wt%Si-Al合金坯件内部的缩松缩孔,使合金接近理论密度。固态(520℃)热等静压后的合金相比半固态(600℃)热等静压合金,表现出更高的致密度、热导率和更低的热膨胀系数。     

真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数,x/%)的预合金粉末,并对预合金粉末的化学成分、表面状态及流动性等进行了表征。通过包套热等静压工艺制备了粉末冶金Ti2AlNb合金,研究了真空脱气对粉末冶金Ti2AlNb合金力学性能的影响。结果表明,超声气体雾化法制备的Ti2AlNb合金粉末化学成分批次稳定性好;从粉末填充的工艺性能方面考虑,热等静压成形应选取粒度小于250 μm以下的全粒度分布预合金粉末;真空脱气处理可减少粉末冶金Ti2AlNb合金的孔隙缺陷,提升合金拉伸性能的稳定性和高温持久寿命。     

新型高强韧钛合金的粉末热等静压规律研究

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(EIGA)制备出一种钛基预合金粉末,然后用粉末冶金热等静压技术(PM-HIP)进行成形,研究了热等静压温度对该粉末冶金钛合金性能的影响。结果表明,采用气体雾化制粉工艺能够制备出满足要求的洁净预合金粉末,其相变点为883℃。热等静压温度在β相变点以下,制备的高强韧钛合金呈α+β双态组织,拉伸强度和冲击性能与热等静压温度成正相关。热等静压温度高于β相变点,组织中形成大尺寸的晶粒,α相衍射峰增强,为针状分布,合金性能略有下降。采用粉末热等静压技术制备的新型α+β两相钛合金具有高强高韧的特点,热处理能够提高合金的冲击性能。     

热等静压对激光选区熔化制备高温合金的影响

采用一种氩气雾化制得的新型镍基高温合金粉末,通过激光选区熔化(SLM)方法制备样品,其中激光功率为315 W,扫描速率为750 mm·s~(-1),用扫描电镜分析其横截面及纵截面组织特征;然后进行1 200℃/150 MPa/4 h的热等静压处理,随后进行固溶及时效处理,分别在650和850℃下进行拉伸试验,并分析组织及断口微观形貌;探讨热等静压和热处理分别对组织及性能的影响。结果表明,该粉末SLM工艺成形性能好,裂纹及孔洞等缺陷少,HIP处理后SLM试样内部的微裂纹得到修复,组织形貌发生改变,晶粒得到细化,且晶粒内部和晶界上析出较多MC相;HIP处理后合金高温力学性能大幅提升,其中850℃下断裂强度提升36%,达到912 MPa,伸长率提升125%,达到12.6%。该镍基粉末高温合金材料及"SLM+HIP"工艺有望应用于850℃下复杂形状的关键承载部件。     

热等静压对低压铸造WE43镁合金组织和室温及高温力学性能的影响

采用低压金属型铸造方法制备了WE43(Mg-4.1Y-2.3Nd-1.5Gd-0.5Zr)镁合金，对其进行了热等静压处理。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和拉伸试验等分析了合金的显微组织和室温及高温下的力学性能，研究了热等静压对低压铸造WE43镁合金组织和力学性能的影响。结果表明：低压铸造得到的WE43合金晶粒细小，时效态合金的屈服强度为(197.7±1.2) MPa、抗拉强度为(287.0±12.0) MPa、断后伸长率为(6.7±3.1)%。热等静压显著提高了合金的抗拉强度与塑性，经过热等静压之后，时效态合金的屈服强度为(199.0±2.0) MPa、抗拉强度为(306.7±7.8) MPa、断后伸长率为(8.0±1.7)%。由低压铸造-热等静压工艺制备的WE43合金在室温至250℃范围内表现出优异的力学性能，其原因是合金具有细小的晶粒组织以及消除了缩松缩孔。     

退火及深冷处理对SLM成形ZL114A合金组织及性能的影响

以选区激光烧结(SLM)成形ZL114A合金为研究对象,进行了SLM成形ZL114A合金的退火和深冷处理工艺试验,主要研究了退火温度和深冷保温时间对SLM成形ZL114A合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,230℃×2h退火处理后,SLM成形ZL114A合金的伸长率提高了18.0%,抗拉强度下降了2.9%;300℃×2h退火处理导致合金的抗拉强度和伸长率下降了28.2%和22.3%;合金退火态的微观组织表现为α-Al与Si相交界处存在大量的孔洞。而深冷处理(-196℃)对SLM成形ZL114A合金的力学性能有明显改善,其中深冷保温36h对力学性能提升效果最佳,相较沉积态,其抗拉强度提高了18.9%,伸长率提高了23.0%;其深冷态的共晶Si在基体中分散更均匀,并转为棒状结构,使合金的塑性得到明显提高。     

Influence of hot isostatic pressing on microstructure,properties and deformability of selective laser melting TC4 alloy

The influence of different hot isostatic pressing regimes on microstructure, phase constitution, microhardness, tensile properties and deformability of TC4 alloy fabricated by selective laser melting (SLM) technology was studied. The results show that the microstructure of SLM TC4 alloy is composed of acicular martensite α' phase, and the sample exhibits high microhardness and strength, but low plasticity. After hot isostatic pressing, acicular martensite α' phase transforms into α+β phase, and with the increase of hot isostatic pressing temperature and duration, α phase with coarse lath is gradually refined, and the proportion of α phase is gradually reduced. Because of the change of phase constitution in SLM TC4 alloy after hot isostatic pressing, the grain refinement strengthening is weakened, the density of dislocation is reduced, so that both microhardness and tensile strength are decreased by around 20%, the elongation is increased by more than about 70%, even over 100%, compared with as-deposited TC4 alloy. When the hot isostatic pressing regime is 940℃/3 h/150 MPa, the tensile strength and the elongation achieve optimal match, which are about 890 MPa and around 14.0% in both directions. The fracture mechanism of alloy after 940℃/3 h/150 MPa HIP is dultile fracture. Hot isostatic pressing causes concave deformation of SLM TC4 alloy thin-walled frames, and the deformation degree increases with the increase of temperature.     

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。     

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。     

热处理对粉末冶金铝铜合金组织性能的影响

以纯铝和氧化铜粉末为原料,运用热等静压原位合成技术,制备了粉末冶金铝铜合金(Al-4.5%Cu)。研究了固溶和时效工艺对其组织和性能的影响,并分析讨论其作用机理。结果表明,粉末冶金法制备的铝铜合金组织均匀、致密,固溶+时效处理使合金硬度、强度明显提高,塑性和韧性略有下降。经过550℃×11 h固溶+150℃×46 h时效处理,合金的维氏硬度HV为1300 MPa,抗拉强度σb为328 MPa,冲击韧性αk为72.85 kJ.m-2,伸长率δ为6.63%。     

Effect of hot isostatic pressing processing parameters on microstructure and properties of Ti60 high temperature titanium alloy

Hot isostatic pressing parameters are critical to Ti60 high temperature titanium alloy castings which have wide application perspective in aerospace. In order to obtain optimal processing parameters, the effects of hot isostatic pressing parameters on defects, composition uniformity, microstructure and mechanical properties of Ti60 cast high temperature titanium alloy were investigated in detail. Results show that increasing temperature and pressure of hot isostatic pressing can reduce defects, ...     

热等静压技术对金刚石工具制品性能的影响

采用热等静压和传统热压两种烧结方式对Co粉进行烧结,研究两种烧结工艺所得制品在密度、硬度、抗冲击强度、抗弯强度等力学性能以及锯切性能上的差异。结果表明:相比传统热压烧结而言,采用热等静压烧结制备的金属胎体,在相对密度、抗冲击强度、抗弯强度、锯切性能方面都有明显提升;采用热等静压工艺烧结的制品,其硬度较传统热压烧结的制品的略低。利用热等静压烧结制备的金刚石绳锯产品,在锯切试验中表现出良好的性能。      

Properties of Porous TiNbZr Shape Memory Alloy Fabricated by Mechanical Alloying and Hot Isostatic Pressing

In the past decades, systematic researches have been focused on studying Ti-Nb-based SMAs by adding ternary elements, such as Mo, Sn, Zr, etc. However, only arc melting or induction melting methods, with subsequent hot or cold rolling, were used to fabricate these Ni-free SMAs. There is no work related to powder metallurgy and porous structures. This study focuses on the fabrication and characterization of porous Ti-22Nb-6Zr (at.%) shape memory alloys produced using elemental powders by means of mechanical alloying and hot isostatic pressing. It is found that the porous Ti-22Nb-6Zr alloys prepared by the HIP process exhibit a homogenous pore distribution with spherical pores, while the pores have irregular shape in the specimen prepared by conventional sintering. X-ray diffraction analysis showed that the solid solution-treated Ti-22Nb-6Zr alloy consists of both ?? phase and ???? martensite phase. Morphologies of martensite were observed. Finally, the porous Ti-22Nb-6Zr SMAs produced by both MA and HIP exhibit good mechanical properties, such as superior superelasticity, with maximum recoverable strain of ~3% and high compressive strength.     

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.     

Research on investment casting of TiAl alloy agitator treated by HIP and HT

Using TiAl alloy to substitute superalloy is a hot topic in aeroengine industry because of its low density, high elevated temperature strength, and anti-oxidization ability. In this research, Ti-47.5AL-2Cr-2Nb-0.2B alloy was used as the test material. By applying a combination process of ceramic shell mold and core making, vacuum arc melting and centrifugal pouring, and heat isostatic pressing (HIP) and heat treatment (HT) etc., the TiAl vortex agitator casting for aeroengine was successfully made. This paper introduced key techniques in making the TiAl vortex agitator with investment casting process, provided some experimental results including mechanical properties and machinability, and explained some concerns that could affect applications of TiAl castings.