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。     

热处理对选区激光熔化GH3230显微组织及高温拉伸力学性能的影响

为有效提高GH3230高温合金的综合高温力学性能,本文利用选区激光熔化技术成形了GH3230试样,按照优化的热处理制度做了固溶处理。分析了固溶处理前后合金的显微组织结构,测试了合金的高温拉伸力学性能,研究了析出碳化物的形态和分布对高温拉伸力学性能的影响规律,探讨了高温拉伸断裂机制。结果表明：选区激光熔化GH3230合金显微组织由生长方向与材料堆积方向一致的单一γ固溶体柱状晶构成。固溶处理后,沿γ固溶体柱状晶晶界析出了呈链状分布的M₆C型碳化物颗粒,在柱状晶内部析出了弥散分布的M₆C型超细碳化物颗粒,柱状晶变粗,晶粒取向差异减小,出现向等轴晶转变的趋势;高温拉伸力学性能各向异性程度减弱,由于显微组织仍为具有定向凝固特征的柱状晶组织,不同方向的高温拉伸力学性能仍在差异;纵向及横向高温拉伸断裂机制均为沿晶韧性断裂。     

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GH3536高温合金高温本构模型北大核心CSCD

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1))下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

选区激光熔化6511SS/GH3536多材料界面特性和力学性能研究

目的 考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法 采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特性的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、X射线衍射（XRD）观察界面微观结构和元素分布情况。通过显微硬度和拉伸实验表征界面的力学性能。结果采用SLM制备的多材料试样的界面无明显缺陷,表明6511不锈钢（6511SS）和GH3536高温合金具有良好的冶金结合特性。由于6511SS与GH3536的最优工艺参数存在差异,GH3536/6511SS的界面扩散区（480μm）宽于6511SS/GH3536的界面扩散区（330μm）。6511SS/GH3536扩散区的硬度介于6511SS与GH3536之间,而GH35636/6511SS扩散区的硬度小于6511SS和GH3536的硬度。拉伸实验结果表明,多材料试样在GH3536高温合金处断裂,其极限拉伸强度与GH3536高温合金相当,多材料试样的断裂伸长率低于GH3536高温合金试样的断...     

热处理对选区激光熔化钴铬合金组织与性能的影响

为明确热处理对选区激光熔化(SLM)钴铬合金成形件组织、性能的影响,利用OM、SEM、XRD、EBSD、EPMA、力学性能和电化学测试研究了激光功率为290 W、扫描速度为950 mm/s下SLM成形的钴铬合金在1150℃保温6 h的热处理前后的微观组织和性能变化。结果表明,钴铬合金成形件经过热处理后,典型熔池形貌消失,可在晶界和晶内观察到明显析出的碳化物,晶粒由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,耐腐蚀性能降低,硬度变化较小,而伸长率提高约30%。通过热处理可以获得均匀的微观组织,提高γ相的体积分数,提升成形件的塑性,但会降低成形件电化学腐蚀性能。     

选区激光熔化成形AlSiMg3合金

基于选区激光熔化（SLM）技术熔体快速冷却的特点,通过提高Al-Si-Mg合金中Mg的含量,设计获得SLM技术专用AlSiMg3合金。系统研究了不同工艺参数和时效处理条件对SLM成形AlSiMg3合金组织和硬度的影响。结果表明,SLM成形样品均由α-Al、Si和Mg2Si相构成。高激光能量密度有利于增加粉末样品的成形性,当激光功率为160 W,扫描速度为200 mm/s时,样品具有最低孔隙率0.07%。随着激光扫描速度的增加,样品中富Si组织的比例逐渐升高,Mg元素在α-Al中固溶量逐渐增大,使得SLM成形样品的硬度逐渐升高,最大值为194±3 HV。样品经150 ℃时效处理后,由于α-Al内部纳米颗粒的析出,导致样品硬度增大,最大值为210±2 HV,远高于现有报道的SLM成形Al-Si和Al-Si-Mg铝合金。本研究报道了成形性和力学性能优异的SLM专用Al-Si-Mg合金。     

Selective Laser Melting of Al-7Si-0.5 Mg-0.5Cu: Effect of Heat Treatment on Microstructure Evolution,Mechanical Properties and Wear Resistance

Al-7Si-0.5 Mg-0.5Cu alloy specimens have been fabricated by selective laser melting (SLM). In this study, the effects of solution treatment, quenching, and artificial aging on the microstructural evolution, as well as mechanical and wear properties, have been investigated. The as-prepared samples show a heterogeneous cellular microstructure with two different cell sizes composed of α-Al and Si phases. After solution-treated and quenched (SQ) heat treatment, the cellular microstructure disappears, and coarse and lumpy Si phase precipitates and a rectangular Cu-rich phase were observed. Subsequent aging after solution-treated and quenched (SQA) heat treatment causes the formation of nanosized Cu-rich precipitates. The as-prepared SLMs sample has good mechanical properties and wear resistance (compressive yield strength: 215 ± 6 MPa and wear rate 2 × 10^-13 m³/m). The SQ samples with lumpy Si particles have the lowest strength of 167 ± 13 MPa and the highest wear rate of 6.18 × 10^-13 m³/m. The formation of nanosized Cu-rich precipitates in the SQA samples leads to the highest compressive yield strength of 233 ± 6 MPa and a good wear rate of 5.06 × 10^-13 m³/m.     

间接选择性激光烧结与选择性激光熔化对比研究

采用选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）和选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）工艺，分别进行了铁基合金粉末的快速成形试验，对比分析了SLS与SLM成形机理、相应的工艺参数以及它们对测试件成形过程、金相组织与力学性能的影响。结果表明：由于成形机理不同，相对于SLS技术，采用SLM能够制造高致密度、组织均匀、力学性能良好的金属零件，但容易出现翘曲变形、裂纹与球化现象。通过制定合适的材料与工艺参数能够避免上述缺陷。     

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。     

激光选区熔化Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构及力学性能研究

通过激光选区熔化(SLM)技术制备了高致密度的CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金,对比研究CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构、拉伸性能及磨损性能,探讨添加Cr3C2颗粒对CoCrMo合金组织及性能的影响机制。研究发现,合金的主要组成相为γ-Co和ε-Co,添加Cr3C2使合金的物相发生改变,产生M23C6相。CoCrMo与Cr3C2/CoCrMo合金的组织均由外延生长的柱状晶和等轴晶组成,添加Cr3C2使柱状晶数量减少。Cr3C2/CoCrMo合金的硬度为514±18 HV,抗拉强度为1520 MPa,相比于CoCrMo合金分别提升了27%、39%。在相同载荷下,Cr3C2/CoCrMo合金的磨损量明显小于CoCrMo合金,耐磨性能提升30%。在SLM过程中,添加的Cr3C2颗粒快速熔解,Cr固溶在基体中,产生固溶强化;在晶界处转变生成M23C6型碳化物,具有沉淀强化作用,有效提高了合金的强度和耐磨性。     

An Ultra-High Strength Over 700 MPa in Al-Mn-Mg-Sc-Zr Alloy Fabricated by Selective Laser Melting

Selective laser melting (SLM) provides optimized lightweight structures for aircraft and space applications. However, the strength of the current SLMed aluminum alloys is still lower than that of the traditional high-performance aluminum alloys. This study presents an ultra-high-strength Al-Mn-Mg-Sc-Zr aluminum alloy specifically designed for SLM by increasing the (Mg + Mn) and (Sc + Zr) content simultaneously based on the rapid solidification characteristics of the SLM process. The alloy exhibits good SLM processability with a minimum porosity of 0.23%. After aging at 300 °C, the strength of the alloy was effectively improved, and the anisotropy of mechanical properties was reduced. Additionally, the tensile yield strength and ultimate tensile strength of the alloy reached 621 ± 41 MPa and 712 ± 28 MPa, respectively; these values are superior to those of most SLMed aluminum alloys reported previously. Multiple strengthening mechanisms including solid solution strengthening, precipitation strengthening and grain refinement strengthening contribute to the high strength of the present alloys.