镍基高温合金的形态组织！
时间:2022-02-19 21:04 来源:南极熊 作者:admin 点击:次
镍基高温合金是指在650°C--1000°C高温下有较高强度与一定抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。 镍基高温合金的组织对热加工工艺特别敏感。在激光增材制造领域，由于激光的高能束特点，能量分布比较集中，几乎所有的镍基高温合金激光增材制造沉积态组织皆为典型的连续柱状晶组织，呈现出粗大柱状晶粒贯穿多个熔覆沉积层连续外延生长、枝晶亚结构铣削和组织致密等特点。
镍基高温合金的沉积态组织：
1. 沉淀强化型高温合金
我国3D打印中应用最广泛的沉淀强化型高温合金主要是Inconel718（GH4169）合金激光立体成形Inconel718合金沉积态试样三个垂直界面的金相组织照片。从垂直于激光扫描方向的截面和平行于激光扫描方向的截面可以看出，外延连续生长的柱状晶在沉积方向上可穿越几个沉积层。同时，柱状晶的生长方向并非严格沿沉积方向垂直向上，而是沿向上并偏向激光扫描的方向倾斜。新的沉积层会对已沉积层产生再热退火或回火处理，导致不同沉积层间和道间呈现典型的层带结构。
2. 固溶强化型高温合金
在激光增材制造镍基高温合金领域，固溶强化型的Inconel625合金也是备受关注的镍基高温合金材料。与激光立体成形GH4619合金类似，激光立体成形Inconel625合金的沉积态组织主要为外延生长的柱状晶，层带结构明显。沉积态试样顶部等轴晶枝晶区中，在激光立体成形过程中CET转变（柱状晶向等轴晶转变）。
粉末对比
镍基高温合金的热处理态组织：
1. 固溶强化型高温合金
在激光立体成形Inconel625合金过程中，组织的生长往往呈现一定的方向性且枝晶间往往有大量的Laves相生成，一方面要实现组织的均匀化，另一方面要消除成形过程中的Laves相，实现合金元素的均匀凝固。
激光立体成形Inconel625合金固溶处理后的显微组织。热处理后组织仍呈现柱状晶粒，随着固溶处理温度的升高，层间界面逐渐模糊，当温度达到1100°C时完全消失。在1200°C固溶处理后则发生了再结晶，晶粒细化，表现为粗大柱状晶转变为细小的等轴晶。
2. 沉淀强化型高温合金
对于沉淀强化型高温合金而言，成形后的热处理对于其成分、组织的均匀化及力学性能至关重要。镍基高温合金如果以单向光栅式扫描路径激光立体成形Inconel718合金热处理态试样在垂直于光束扫描方向的横截面显微组织。研究发现，热处理后试样发生了再结晶，晶粒细化，表现为粗大柱状晶转变为较为细小的等轴晶。同时再结晶的等轴晶的晶粒尺寸不均匀，部分区域晶粒尺寸超过500mm，其他部分晶粒尺寸又小于50mm。这样的晶粒尺寸明显大于通常锻件组织均匀分布的尺寸为25mm左右的晶粒。
粉末颗粒
在不同状态下，镍基高温合金的成形状态不相同。在3D打印制备过程中，根据打印制件的不同，来转变镍基高温合金的形态。
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