鎳基高溫合金的形態(tài)組織！

鎳基高溫合金是指在650°C--1000°C高溫下有較高強(qiáng)度與一定抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。

        鎳基高溫合金的組織對熱加工工藝特別敏感。在激光增材制造領(lǐng)域，由于激光的高能束特點(diǎn)，能量分布比較集中，幾乎所有的鎳基高溫合金激光增材制造沉積態(tài)組織皆為典型的連續(xù)柱狀晶組織，呈現(xiàn)出粗大柱狀晶粒貫穿多個(gè)熔覆沉積層連續(xù)外延生長、枝晶亞結(jié)構(gòu)銑削和組織致密等特點(diǎn)。

鎳基高溫合金的沉積態(tài)組織：

1. 沉淀強(qiáng)化型高溫合金

        我國3D打印中應(yīng)用最廣泛的沉淀強(qiáng)化型高溫合金主要是Inconel718（GH4169）合金激光立體成形Inconel718合金沉積態(tài)試樣三個(gè)垂直界面的金相組織照片。從垂直于激光掃描方向的截面和平行于激光掃描方向的截面可以看出，外延連續(xù)生長的柱狀晶在沉積方向上可穿越幾個(gè)沉積層。同時(shí)，柱狀晶的生長方向并非嚴(yán)格沿沉積方向垂直向上，而是沿向上并偏向激光掃描的方向傾斜。新的沉積層會(huì)對已沉積層產(chǎn)生再熱退火或回火處理，導(dǎo)致不同沉積層間和道間呈現(xiàn)典型的層帶結(jié)構(gòu)。

2. 固溶強(qiáng)化型高溫合金

        在激光增材制造鎳基高溫合金領(lǐng)域，固溶強(qiáng)化型的Inconel625合金也是備受關(guān)注的鎳基高溫合金材料。與激光立體成形GH4619合金類似，激光立體成形Inconel625合金的沉積態(tài)組織主要為外延生長的柱狀晶，層帶結(jié)構(gòu)明顯。沉積態(tài)試樣頂部等軸晶枝晶區(qū)中，在激光立體成形過程中CET轉(zhuǎn)變（柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變）。

粉末對比

鎳基高溫合金的熱處理態(tài)組織：

1. 固溶強(qiáng)化型高溫合金

        在激光立體成形Inconel625合金過程中，組織的生長往往呈現(xiàn)一定的方向性且枝晶間往往有大量的Laves相生成，一方面要實(shí)現(xiàn)組織的均勻化，另一方面要消除成形過程中的Laves相，實(shí)現(xiàn)合金元素的均勻凝固。

        激光立體成形Inconel625合金固溶處理后的顯微組織。熱處理后組織仍呈現(xiàn)柱狀晶粒，隨著固溶處理溫度的升高，層間界面逐漸模糊，當(dāng)溫度達(dá)到1100°C時(shí)完全消失。在1200°C固溶處理后則發(fā)生了再結(jié)晶，晶粒細(xì)化，表現(xiàn)為粗大柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶。

2. 沉淀強(qiáng)化型高溫合金

        對于沉淀強(qiáng)化型高溫合金而言，成形后的熱處理對于其成分、組織的均勻化及力學(xué)性能至關(guān)重要。鎳基高溫合金如果以單向光柵式掃描路徑激光立體成形Inconel718合金熱處理態(tài)試樣在垂直于光束掃描方向的橫截面顯微組織。研究發(fā)現(xiàn)，熱處理后試樣發(fā)生了再結(jié)晶，晶粒細(xì)化，表現(xiàn)為粗大柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為細(xì)小的等軸晶。同時(shí)再結(jié)晶的等軸晶的晶粒尺寸不均勻，部分區(qū)域晶粒尺寸超過500mm，其他部分晶粒尺寸又小于50mm。這樣的晶粒尺寸明顯大于通常鍛件組織均勻分布的尺寸為25mm左右的晶粒。

粉末顆粒

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        在不同狀態(tài)下，鎳基高溫合金的成形狀態(tài)不相同。在3D打印制備過程中，根據(jù)打印制件的不同，來轉(zhuǎn)變鎳基高溫合金的形態(tài)。