激光选区熔化DD91镍基单晶高温合金的单道形貌、晶体取向和微观组织

采用激光选区熔化成形了DD91镍基单晶高温合金的单条熔道,研究了激光功率和扫描速度对单道形貌、晶体取向和微观组织的影响规律。结果表明:当铺粉层厚为30μm时,在激光功率290~305 W、扫描速度500~700 mm/s工艺窗口内,熔道连续平稳且光滑平直,熔池扁平规则,可为单晶组织的稳定生长提供保障。当熔池与单晶基板冶金良好时,熔池内晶体能够延续基板的取向沿[001]定向外延生长,但熔池对流可使晶体生长方向产生2°以内的小角度偏差,并在熔池顶部发生柱状晶向等轴晶的转变,产生杂晶缺陷。熔池底部、两侧和中部都存在大量沿[001]生长的柱状枝晶,一次枝晶臂间距为0.6~0.8μm,实现了沿单晶基板的外延生长,但中部晶体形态转变为纺锤状;熔池顶部晶粒为细小胞状结构,生长方向由[001]转变为[100],这主要是顶部凝固时热量更多地沿扫描方向(平行于基板)传递导致的。研究结果可为激光增材制备大尺寸单晶组织提供参考。