采用激光選區(qū)熔化（SLM）成形技術(shù)制備GH4169合金,利用金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子背散射衍射（EBSD）和透射電鏡（TEM）等分析熱等靜壓/熱處理工藝對(duì)SLM成形GH4169合金微觀組織及拉伸性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:沉積態(tài)合金組織中,沿沉積方向的晶粒為柱狀晶,晶粒內(nèi)枝晶組織細(xì)小,枝晶間分布大量Laves相;經(jīng)熱等靜壓后,合金中的氣孔及Laves相可被有效消除,沿沉積方向的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶;經(jīng)980℃/1 h固溶處理后,合金中的晶界處析出大量短棒狀δ相。熱等靜壓/熱處理后GH4169合金試樣的室溫及650℃拉伸性能均高于鍛件標(biāo)準(zhǔn)要求的力學(xué)性能指標(biāo),且溫度對(duì)斷裂方式影響不大。 

【文章來(lái)源】：材料工程. 2020,48(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

掃描路徑示意圖(a)及拉伸試樣示意圖(b)

采用SEM對(duì)經(jīng)過(guò)機(jī)械拋光和腐蝕后的樣品表面進(jìn)行高倍組織觀察。在沉積態(tài)組織中,枝晶表現(xiàn)為外延生長(zhǎng)(圖4(a)),枝晶間距小,約0.5 μm;枝晶間存在大量細(xì)小鏈狀相,如圖4(b)所示。一次枝晶間距與熔池溫度梯度和凝固速率的乘積成反比[13],激光選區(qū)熔化成形過(guò)程中,熔池溫度梯度高,凝固速率高(約105～106 ℃/s)[14],故SLM成形沉積態(tài)組織中枝晶間距細(xì)小。對(duì)枝晶間細(xì)小析出相進(jìn)行TEM表征,電子衍射圖譜表明這些相為L(zhǎng)aves相。在凝固過(guò)程中,液相中的Nb會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈偏析,促使富Nb的Laves相在枝晶間處大量析出[15]。由前文可知,Laves相硬且脆。試樣在服役過(guò)程中易在Laves相周圍存在應(yīng)力集中,導(dǎo)致試樣力學(xué)性能下降[6-7]。因此,需要對(duì)試樣進(jìn)行后續(xù)的熱處理,盡可能地減少Laves相。值得注意的是,圖4(c)的TEM照片中發(fā)現(xiàn)有大量位錯(cuò)存在,表明沉積態(tài)試樣內(nèi)部具有較大的殘余應(yīng)力。2.2 熱等靜壓/熱處理組織

沿沉積方向截取樣品截面機(jī)械拋光后,觀察沉積態(tài)試樣內(nèi)部缺陷,如圖2所示,試樣組織中存在孔洞,尺寸在10～35 μm之間,未觀察到熔合不良、微裂紋等缺陷;通過(guò)觀察視野中孔洞面積分?jǐn)?shù)表征孔洞含量,孔洞缺陷體積分?jǐn)?shù)約為(0.06±0.04)%,表明該SLM成形工藝參數(shù)下,沉積態(tài)組織的致密度在99%以上,接近GH4169鍛件組織水平。成形過(guò)程中形成的孔洞可由多種因素造成,如粉末中存在空心粉,成形過(guò)程中可在熔池中引入氣孔[11];又如粉末粒度一般呈高斯分布,含有一定比例的細(xì)顆粒粉末,鋪粉過(guò)程中粉床局部位置可能被細(xì)顆粒粉末堆積,而細(xì)顆粒熔化所吸收的能量與粗顆粒相比較小,在高能量密度的激光束熔化細(xì)顆粒粉末聚集區(qū)位置,細(xì)顆�？赡馨l(fā)生汽化,給熔池帶來(lái)反沖壓力,這種壓力會(huì)使熔池光斑處產(chǎn)生凹陷,并產(chǎn)生小孔[12]。在馬朗格尼對(duì)流及浮力作用下,熔池中氣孔非線性上升,若在熔池凝固前未到達(dá)熔體表面,則在試樣內(nèi)部形成孔洞[12]。圖3(a),(b)分別為沉積態(tài)試樣平行于沉積方向(YOZ)截面及垂直于沉積方向(XOY)截面的金相組織形貌。從YOZ截面可觀察到顯著的層狀成形特征,每層為連續(xù)半橢圓形的熔池結(jié)構(gòu),層與層之間熔池交叉排列;從XOY截面可看出非連續(xù)狀掃描熔道,熔道之間的交叉角度為67°。采用EBSD對(duì)沉積態(tài)不同截面的晶粒組織進(jìn)行分析,如圖3(c),(d)所示,可以看出YOZ截面為形狀不規(guī)則的柱狀晶,晶粒與沉積方向之間的夾角隨機(jī),晶粒的長(zhǎng)度約為19.7 μm;XOY截面晶粒主要為等軸晶,晶粒大小均勻,平均晶粒尺寸為10.9 μm。本研究中沉積態(tài)試樣在沿沉積方向及垂直于沉積方向上,晶粒的形貌及取向存在差別,這與文獻(xiàn)報(bào)道一致[3-4]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3524933