钛铝含量对IN718合金激光增材试样组织性能的影响

为提升激光增材IN718合金部件的力学性能和服役温度,按梯度增加Ti+Al含量制备了五种改进型IN718激光增材样品,采用万能实验机、SEM、XRD和JMatpro软件等研究了样品的常温和高温力学性能及组织结构。结果表明,随着Ti+Al含量的增加,γ′相占比逐渐上升,样品室温强度增大而延伸率明显下降。当Ti+Al含量增加到7.6%时,样品中的γ′析出相占比是γ相的5倍,硬度为55.6 HRC,因脆性相的大量析出导致裂纹萌生;经1 100℃×1 h+850℃×8 h热处理后的样品在850℃时的强度随Ti+Al含量的增加先升高后降低,Ti+Al含量为5.6%时其高温屈服强度和延伸率达到最大值,分别为553 MPa和12%,且各向同性,此时γ′析出相和γ相占比接近,分别为41.5%和39.9%。在后续研究中,可将标准IN718合金中的Ti+Al含量提高到5.6%,恰当利用γ′强化获得优良的高温力学性能和激光增材工艺相容性。

激光增材含铝马氏体不锈钢的高温摩擦磨损性能研究

激光增材马氏体不锈钢可应用于600℃以下的高温部件,为了进一步提高其高温耐磨性能,制备了4种不同铝含量(0、1%、2%、3%,质量分数)的马氏体不锈钢试样,采用箱式电阻炉对4种马氏体不锈钢试样分别在25、200、400、600℃温度下进行热处理。采用OM、XRD、SEM、3D景深显微镜、高温摩擦磨损试验机等仪器和JMatPro软件研究了试样的金相组织与高温摩擦磨损性能。结果表明:随着铝含量的增加,试样的平均硬度从57.87 HRC降至42.46 HRC,随着600℃保温时间的延长,试样的硬度均快速下降并趋于稳定,其值从44.79 HRC降至28.70 HRC,铝含量的增加对试样在25℃下的摩擦系数的影响并不明显,其值均在0.8~0.9之间;当铝含量达到3%时,试样在600℃环境中的摩擦系数降至0.45左右,约为25℃下的52.94%,体积磨损量降至0.0214 mm^(3),约为25℃下的9%,试样主相为马氏体相及少量碳化物等析出相。添加3%铝可显著改善激光增材马氏体不锈钢的高温摩擦磨损性能。

激光熔覆镍基高温耐磨合金的组织及性能

通过增加IN718合金中(Ti+Al)含量制备一种镍基高温耐磨合金,以满足超临界机组镍基合金阀门密封面再制造的需求。采用万能试验机、摩擦磨损试验机、XRD、SEM等仪器和JMatpro软件研究该合金激光熔覆试样的组织与性能。研究结果如下:当IN718合金的(Ti+Al)含量增加至7.6%时熔覆层会出现开裂;当IN718合金的(Ti+Al)含量增加至6.6%时,其激光熔覆试样初始平均硬度值为40 HRC,抗拉强度为998 MPa,延伸率为5.2%,室温摩擦因素为0.75左右,磨损量为0.3275 mm^(3),主相为γ相和γ′相,700℃×10 h时效处理后平均硬度值为54 HRC,700℃摩擦因素为0.35左右,磨损量为0.024 mm^(3),主相γ′占53%。研究结果表明,IN718合金中(Ti+Al)含量增加至6.6%时具有良好的激光熔覆工艺性能和高温摩擦磨损性能,可应用于超临界/超超临界机组镍基合金阀门密封面的维修与再制造。