激光选区熔化成形镍基高温合金组织与性能研究

【作者】 魏青松； 李帅； 腾庆； 文世峰； 史玉升；

【机构】 华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室；

【摘要】 确定了Ni625合金SLM工艺窗口,发现SLM亚晶粒尺寸与激光功率具有正比例关系;SLM态基体为γ相,伴有微量MC碳化物和γ″相析出;经热处理后MC碳化物析出增加,晶格畸变程度减小,产生"弯曲晶界"效应。研究发现SLM成形Ni625合金组织内存在微小裂纹,尺度不超过100μm,在快速凝固过程中Nb、Mo元素局部偏析形成（γ+Laves）共晶凝固是裂纹形成内因,高温度梯度导致较高的热残余应力则是相应的外因;当预热300℃时残余应力降低超过50%;合金表现处高强度、低塑性特点,强度达1135±112.88MPa,超过ASTM标准30%以上。研究发现SLM镍基织构呈现典型{100}<001>型立方织构;采用均匀光斑获得的熔池宽深比远大于高斯激光模式,熔池内对流强度弱于高斯光斑;高斯光斑区外延单晶区只有0.5mm,均匀光斑区单晶外延达4mm;高斯光斑组织晶粒细化作用占主导,400℃以下服役硬度高,超过400℃后均匀光斑的组织晶界少硬度更高。研究发现SLM成形的Ni718镍基合金组织包括γ基体、Laves相及部分γ"相,高温拉伸时呈"中心撕裂"和"X型开裂"形式失效;标准热处理后抗拉强度超过1430MPa,超过锻件标准近150MPa,650℃拉伸强度超过1100MPa,超过锻件标准近100MPa,且具有更优的断裂延伸率;SLM态的热腐蚀失重速率远大于热处理状态,腐蚀生成物包括Cr₂O₃、NiO、Fe₄O₃及Ni₂S,分析得出Na₂SO₄释放氧和硫形成的S-O联合腐蚀体逐步向材料内部扩展是SLM态Ni718合金腐蚀的根本原因。研究重点分析和讨论了SLM成形镍基高温合金的微宏观性能特点及存在的问题,为其在航空航天等领域的实际应用提供初步的理论参考。更多还原