激光选区熔化成形GH3536合金研究进展

GH3536合金(国际牌号Hastelloy X)作为一种高温镍基合金,因其优异的抗腐蚀和高温性能被广泛使用在燃烧室器件、气涡轮等领域。激光选区熔化工艺(SLM)存在的高温度梯度以及极快的凝固速率,使得沉积态的GH3536合金微观组织中形成了带有细枝晶的柱状晶。通过文献调研发现,现有研究通过参数优化以及热处理调控来改善激光选区熔化成形的GH3536合金的微观组织并提高其高温力学性能(包括高温拉伸性能和高温疲劳性能)。与此同时,热等静压和热处理共同作用可以消除沉积态GH3536合金存在的各向异性和缺陷问题。此外,碳化物的分布和形态决定了GH3536合金的高温性能,并受冷却速率影响。

选区激光熔化成形GH3536合金的高温塑性

研究了选区激光熔化成形的GH3536合金的沉积态以及热处理后的微观组织特征,并对比不同冷却方式对微观组织和高温拉伸性能的影响。通过不断优化GH3536打印参数可知,激光功率大会产生严重溅射问题,激光功率小会产生孔隙,确认最优功率范围在50~70 J/mm^(3),最佳打印参数为:激光输出功率为170 W,最大扫描速度为1 060 mm/s,最大扫描间隔为0.08 mm,层厚30μm,层间扫描转角67°,合金致密度可达99.97%。1 175℃保温30 min经过水冷、空冷和炉冷三种冷却方式,合金内部发生再结晶,炉冷条件下,晶界处有一定量的碳化物析出;水冷条件下,晶体内部有退火孪晶生成。通过855℃高温拉伸试验,3种冷却方式下得到的断裂拉伸率均超过25%。炉冷条件下,因为从奥氏体晶界处析出的碳化物增加了晶界,从而增加了GH3536的温度高塑性,因此拉伸率最好,达到了29%。该热处理制度有效改善了沉积态GH3536高温塑性差的问题,为航空航天器燃烧室零部件的应用提供了可靠的方案。