选区激光熔化成形IN718合金氧化与疲劳性能研究

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Inconel 718镍基高温合金因其具有优异的高温力学性能、抗腐蚀性能以及良好的可焊性而被广泛应用于诸如燃气轮机涡轮盘等高温部件。与传统的锻铸加工技术相比,增材制造具有生产周期短、成形尺寸精度高、节能环保等一系列优点。然而,增材制造的零部件其微观组织结构与铸锻件的差异,以及作为性能优异的镍基高温合金的典型代表IN718合金的激光成形件的高温抗氧化性能如何,其服役可靠性特别是其疲劳性能都是目前学界普遍关注问题。为此,本研究选取选区激光熔化(SLM)成形的Inconel 718镍基高温合金材料作为研究对象,并对该成形态以及经过均匀化+双级时效热处理后的材料进行了微观组织结构的表征与分析;通过650℃高温氧化实验对比研究了热处理前后合金的抗氧化性能及氧化机理;通过室温悬臂梁弯曲实验对成形态与热处理态样品的疲劳性能进行了研究,研究了 SLM成形样品中普遍存在的孔洞对于材料疲劳寿命的影响规律,获得如下主要研究结果:SLM成形态样品沿打印方向存在粗大柱状晶,晶粒具有较强的<001>织构。样品致密度约为99.993%;经均匀化+双时效处理后,样品中Laves相全部溶解,δ相、碳化物以及γ’相和γ"相从基体中析出。经过650℃氧化500h后,与铸锻态样品相比,SLM成形的样品表面氧化膜致密且均匀,具有更好的抗氧化性能,且表面粗糙度对其抗氧化性能影响不大;热处理态样品的抗疲劳性能高于SLM成形态样品;在高应力幅下,孔洞对样品疲劳寿命的影响弱于低应力幅下的影响。位于样品表面的孔洞对样品疲劳寿命影响较大。分布于样品心部的孔洞对于热处理前后样品的疲劳寿命基本没有影响;而介于心部和表层之间的孔洞对SLM成形态样品的疲劳寿命影响较大,对热处理态的影响较小。
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