【摘要】：采用選區(qū)激光熔化(SLM)成形方法,對SRR99鎳基高溫合金進(jìn)行了定向凝固實(shí)驗(yàn),測試了試樣的顯微組織、相組成及元素偏析情況。結(jié)果表明,沉積層與鑄態(tài)基板間能形成良好的冶金結(jié)合,沉積試樣組織由γ相和γ′相組成,沉積層與鑄態(tài)基板組織在衍射角為50.78°時均有一個最強(qiáng)衍射峰,基板的生長取向在SLM沉積組織中得到了很好的延續(xù),且試樣的一次枝晶間距僅為1~2μm,二次臂退化甚至消失。各合金元素的偏析比均接近1,元素在枝晶間和枝晶干的分布較均勻。
【圖文】：

左右的干燥箱中烘干。選用與粉末成分相同的定向凝固鑄造ＳＲＲ９９鎳基單晶為基板，利用鎳基單晶的外延生長特性，在其（００１）晶面進(jìn)行ＳＬＭ成形實(shí)驗(yàn)。為提高基板對激光的吸收率，實(shí)驗(yàn)前需用丙酮清洗基板。表１ＳＲＲ９９粉末的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＳＲＲ９９ｐｏｗｄｅｒ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ，％）ＥｌｅｍｅｎｔＡｌＴｉＣｒＣｏＴａＷＣＮｉＣｏｎｔｅｎｔ５．５２．２８．５５．０２．８９．５０．０１５Ｂａｌ．圖１ＳＲＲ９９粉末的ＳＥＭ圖Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＳＲＲ９９ｐｏｗｄｅｒ２．２實(shí)驗(yàn)設(shè)備ＳＬＭ實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括激光器、數(shù)控系統(tǒng)、鋪粉系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)等，配置２００Ｗ光纖激光器，光斑直徑為１００μｍ，波長為１０７０ｎｍ，成形腔中充滿高純度氬氣作為保護(hù)氣體，水、氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在１０－５以下。２．３工藝參數(shù)在前期大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取了優(yōu)化的工藝參數(shù)，設(shè)置激光功率Ｐ為１８０Ｗ，掃描速度Ｖｂ為２５ｍ·ｍｉｎ－１，層厚ｔ為２０μｍ，掃描間距ｄ為１１０μｍ。采用圖２所示的層間正交掃描策略，成形試樣尺寸為６ｍｍ×４ｍｍ×６ｍｍ。２．４測試ＳＬＭ成形后，用線切割方法將塊狀試樣從基板上切取下來，分別制作基板和ＳＬＭ沉積試樣的橫、縱截１０１４０９－２

５４，１０１４０９（２０１７）激光與光電子學(xué)進(jìn)展ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ圖２掃描策略示意圖Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙ面金相試樣。使用光學(xué)顯微鏡（ＯＭ）和ＳＥＭ觀察試樣顯微組織，利用Ｘ射線衍射儀（ＸＲＤ）進(jìn)行物相分析。采用三角形法測算組織的一次枝晶間距λ１。通過ＳＥＭ附帶的能譜儀進(jìn)行線掃描和點(diǎn)掃描，，分析合金的枝晶偏析情況并計(jì)算元素的偏析比。３結(jié)果與分析３．１柱狀晶－等軸晶轉(zhuǎn)變在ＳＬＭ成形鎳基單晶高溫合金過程中，通�？梢孕纬蓮�(qiáng)制性定向凝固的枝晶組織。但由于從激光熔池底部到頂部的溫度梯度逐漸降低，成形方向由底部垂直于掃描方向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轫敳康慕咏踔疗叫杏趻呙璺较颍趟俣纫矎牧汩_始逐漸增大，因此熔池頂部組織容易出現(xiàn)柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變（ＣＥＴ）。Ｇ錬ｕｍａｎｎ等［９］提出了一個考慮快速凝固非平衡效應(yīng)的ＣＥＴ模型，建立了局部凝固條件與顯微組織的關(guān)系，即ＧｎＶｓ＝Ｋ，（１）式中Ｇ為溫度梯度；Ｖｓ為凝固速率；Ｋ＝ａ·３－４πＮ０／３ｌｎ（１－鐖ＣＥＴi幔

本文編號：2582408