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原始粉末粒度对GH4169合金选区激光熔化成形件组织和性能的影响

2021-05-29

航空制造技术 2021年9期

(中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083)

GH4169高温合金具有强度高、耐腐蚀性能和抗氧化性能良好等特性,服役温度达到650℃左右,大量应用于航空、航天、核电、石油等领域,同时GH4169高温合金也具有良好的焊接和成形性能,广泛应用于以激光、电子束和电弧等作为热源的增材制造技术中[1–2]。传统的GH4169高温合金铸造零件通常采用熔模精密铸造的方法制备,将熔化的熔体浇注成最终的形状[3],而选区激光熔化是一种快速成形增材制造技术,该技术是基于离散材料逐层堆积成形的原理,依据计算机设计出的三维CAD模型,快速“打印”出产品原型或零部件,可制造出尺寸更精确、形状更复杂的制品,无需机械加工或任何模具就可以快速地将数字模型变为实物,从而缩短产品的研制周期,提高生产和研发效率[4–5]。

GH4169高温合金增材制造过程中,由于熔池极高的温度梯度而引起的快速凝固反应使打印件在瞬时产生复杂的物理和化学变化,包括残余应力、元素的微观偏析和部分非平衡相的形成等[6]。目前文献报道主要集中在成形件组织分析和工艺参数的优化选择,Tucho等[7]研究了打印态GH4169高温合金的组织形貌和偏析行为,发现SLM晶体结构不是树枝状,而是柱状–胞状结构,亚晶粒边界上分布有析出相和位错网络,认为位错网络的来源是激光扫描过程中反复加热和急速冷却所产生的内应力;Li等[8]认为析出相δ对GH4169高温合金的蠕变性质和断裂机制有重要影响,沿晶界析出的δ相对晶界有附着作用,可增强晶界,阻止晶界的滑动,从而在一定程度上改善合金的蠕变性质;……

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