论文部分内容阅读
Inconel 718合金具有良好的抗氧化性、抗蠕变性能、焊接性、以及较高的高温强度,广泛应用于发动机、涡轮盘、叶片、压缩器等高温零部件。通常,这些零件具有复杂的外形,很难利用传统的加工工艺一次成形。增材制造技术突破了零部件形状的限制,能够直接成形三维立体零件。但其内部会存在部分偏析和非平衡相,后续热处理有助于消除原始态样品中的一些缺陷,并可以对材料进行组织性能调控。本文研究了热处理对经激光选区熔化技术（SLM）打印的Inconel 718合金组织和性能的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、透射电子显微镜等表征手段观察了原始态和经传统的热处理SLM-Inconel 718合金的微观组织,探讨了Inconel 718合金的相变规律、蠕变行为及断裂机理。随后进行了热处理工艺探索,研究了固溶与时效热处理阶段中的组织演变规律,获得出一种能够改善SLM-Inconel 718合金塑性的热处理方案。研究结果表明:1.原始态样品组织具有各向异性,平行于打印方向的截面由包含柱状亚结构的熔池组成,这些柱状亚结构外延生长最终形成树枝晶组织。在垂直于打印方向的截面上,重熔区域形成柱状和细胞亚结构,而中心熔化区域仅存在胞状亚结构。原始样品中除了γ和Laves相,几乎没有其他相析出,故表现出较低强硬度和较高的塑性。2.采用直接双时效（DA）热处理时,δ-Ni3Nb相主要在Nb富集的枝晶间区域析出,γ’-Ni3（Al,Ti）和γ″-Ni3Nb在基体内析出。均匀化加双时效（HA）和固溶加双时效（SA）热处理改善了样品内部微观偏析,消除了部分Laves相。δ相在SA样品中析出,而在HA样品发生溶解。γ’相倾向于在HA样品中,而γ″更容易在SA样品中沉淀。经过热处理的样品强度增加,塑性有所降低。3.HA和均匀化+固溶+双时效（HSA）工艺能够打碎树枝晶组织,获得一定量细小的再结晶晶粒,在一定程度上增加了晶界的长度。HA和HSA样品中γ′和γ″相尺寸相对较大,能够阻碍位错的运动,从而产生更高的位错密度,增加了蠕变速率,降低了蠕变性能。4.在蠕变过程中,晶界处的Laves和δ相易引起空洞的形成,空洞沿着晶界继续积聚扩展形成微裂纹,导致样品最终沿晶断裂。5.随着固溶温度升高,样品内部偏析得到改善。温度低于1100?C时,Laves随温度升高发生长大;高于1100?C时,Laves相逐渐溶解,产生再结晶,晶粒形态、位错密度均发生很大改变,但对双时效过程中析出的强化相的形貌和分布影响甚微。6.新型热处理（NHT）工艺导致再结晶晶粒和高体积分数退火孪晶的生成,基体内部析出弥散分布的超细γ′和γ″相,其组织与传统热处理样品差异明显。NHT与HA热处理的样品强度相当,但塑性有很大的提升,获得高强度高塑性兼备的优良力学性能。