激光选区熔化成形GH4169合金的组织演变及性能调控

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作为一种最有前途的增材制造技术,激光选区熔化成形(SLM)技术已经被广泛应用于制造各种GH4169合金复杂精密构件。目前,SLM成形GH4169合金存在塑性高、强度低的问题,严重制约其工程应用。究其原因,是在SLM高频次非稳态热循环作用下,GH4169合金存在着多种相的形成及演化,其组织演变机理仍不清晰,难以为力学性能的调控提供理论指导。为此,本文针对上述问题展开相关研究,主要研究内容及结论如下:(1)研究了工艺参数对单道熔池形貌、熔化模式和显微组织的影响。随着激光功率增加或者扫描速度降低,熔池的形貌呈现出浅U、深U、浅V到深V的变化,熔化模式由传导转变为小孔模式。GH4169合金单个熔池熔化区的相组成不受工艺参数的影响,由γ枝晶、Laves相和极少量的γ′相组成。小孔模式熔池凝固后的显微组织及硬度均匀性均比传导模式差。(2)研究了SLM热循环条件下GH4169合金的组织演变过程。结果发现GH4169合金在垂直热循环中经历的峰值温度(TP)和频次比水平热循环对显微组织的影响更大。当峰值温度大于合金液相线温度(TL)时,垂直热循环的冷却速率影响γ枝晶的尺寸以及Laves相的体积分数;当峰值温度介于强化相析出温度(TPre)和液相线温度之间时,多次累积的垂直热循环会促进γ′、复合相和γ″三种强化相的依次析出与长大。在施加高频次水平和垂直热循环后,SLM成形GH4169合金块体试样的显微组织由γ树枝晶、枝晶间Laves相和枝晶臂上三类强化相(γ′、γ″和复合相)组成。(3)通过相变热力学和动力学分析并结合组织演变特征,揭示了SLM成形GH4169合金的组织演变机理。根据峰值温度所达到的相变特征温度和冷却速率,将SLM热循环分为四类:TP>TL、Tγ+Laves
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