文摘

镍基高温合金摘要SU718开发通过直接金属激光烧结(摘要),一个加法制造的过程。此外,材料都集中研究热处理和磨料颗粒侵蚀的影响。两种不同的热处理(HT)与老龄化和退火周期计划,丰富的冶金质量摘要SU718合金进行处理。执行热处理有两个不同的退火温度的组合/ solutionizing老龄化提高冶金性能。热处理对加法制造IN718传授硬度的变化,微观结构和耐腐蚀性。维氏硬度的建成,HT 1, HT 2摘要合金是264.15,385.55,和352.43高压;已增加45%,HT 1 33%, HT 2从摘要合金建造的。solutionizing后,跟踪边界内的谷物提炼和大多数的谷物是均质。喷气侵蚀测试安排是用来进行研究250 m / s的速度和影响在室温下90°角。处理样品的硬度抵抗侵蚀了至关重要的作用。 The rate of erosion is higher for bare DMLS alloy whereas HT 1 has low erosion rate when compared with HT 2 and bare DMLS alloy. The erosion morphology of the samples was carried out by SEM images, and erosion mechanism is discussed. The ploughing and microcutting were found in all the impact angles, whereas erodent impingement is found in the bare DMLS alloy in additional. The good erosion resistance is observed for HT 1 DMLS alloy in all the impact angles.

1。介绍

在过去的十年中,加法制造用于生产原型模型,但现在研究人员发现兴趣制造组件通过加法制造过程由于其精度在维度和可以产生复杂的形状。添加剂制成部件主要用于汽车、燃气轮机、空间、海洋、发电应用程序(1]。添加剂制造将CAD数据的三维虚拟模型转化为二维层和构建对象在增量形式的一层一层地2]。很多出版社添加剂制造IN718和调查发现,由于冷却速率最高,柱状谷物生产和建造以及构建方向。样品所使用的添加剂生产过程有各向异性属性(3]。IN718标本制作的直接金属激光烧结(摘要)进行评估。IN718合金的镍基超合金具有良好的耐蚀性和高温耐腐蚀性;广泛用于航空、航天应用,海洋和发电应用程序(4]。的IN718可以通过适当的热处理,改变晶体变化可以(5]。合金由γ'的主要阶段(γ′)、γ' ' (γ”),δ(δ)阶段和小阶段的遗留物和碳化物。镍的化学成分₃Nb的两种结构形式,即正方晶胞γ“阶段和斜方晶系的单位细胞δ阶段。因此,如果δ阶段是增加,减少γ”阶段,降低合金的强度(6]。

表面退化是由于燃气轮机的磨损和腐蚀。镍基超合金用于燃气轮机提供良好的耐腐蚀性(7]。表面所引起的退化悬浮粒子在液体或气体。这个悬浮颗粒粗糙不规则形状和引起涡轮叶片的磨损。由于磨损,表面发生退化,降低系统的性能。同时,它减少了系统的生活(8]。增加硬度,耐腐蚀性增加(4]。由于材料的固体颗粒侵蚀,表面损伤和组织发展也发生了。开发新的侵蚀表面的微观结构可以改变材料的侵蚀机制(9]。

摘要过程生产的IN718的侵蚀机理是一个加法制造不是在任何文献报道。本文的主要目的是了解热处理生产的IN718的侵蚀机制摘要过程与侵蚀的速度常数和不同撞击角度。研究了侵蚀疤痕通过宏观图样本。

2。实验材料和步骤

大小的IN718粉末10-45µm用于制造,和IN718粉末的化学成分如表所示1。IN718是用摘要制作过程(模型:EOS M280)。生产使用的IN718粉末是气体雾化与氩和谷物在球大小。在水平方向的样品生产。最优参数用于制造如表所示2。的平均表面粗糙度的样品是2 - 3µm。

样品准备的摘要受到不同的热处理过程。热处理热处理图表上面的图所示1,和相应的细节装饰在表3。HT 1,样品在980°C的温度solutionized一小时紧随其后的是空气冷却和双在720°C的温度老化8个小时,炉内冷却到620°C的速度55°C /人力资源和维护了八个小时,炉内冷却,冷却到室温。HT 2,样品均质温度为1100°C两个小时紧随其后的是空气冷却和老化24小时在845°C的温度,炉内冷却冷却到室温。揭示了微观结构,样品都蚀刻溶液组成的16毫升H₂O + 4 g CuSO₄H + 1毫升₂所以₄+ 20毫升盐酸。

为了研究热处理的影响,样品是测量表面硬度金相抛光。基于表面硬度,金相变化预测。进一步确认冶金变化,样品进行x射线衍射分析阅读原子水平的变化。热处理的科学高峰的x射线衍射和各自的表面硬度是相关的。随后,喷气蚀试验机(tr - 470, Ducom,班加罗尔,印度)被用来调查所有测试样本的侵蚀行为按ASTM G76标准。侵蚀的组合压缩空气通过喷嘴和罢工的样本放在角样品持有人在特定角度。的铝氧化物粒子大小20 ~ 50岁不等μm是广泛用于腐蚀测试。表4显示了侵蚀测试参数用于评估。因此,样本加权和丙酮和干清洗之前侵蚀试验和腐蚀试验后电子天平的精度±0.01毫克。通过使用质量的变化,侵蚀的流量(E_f),放电时间(t),侵蚀率(E_r)计算每个样本的使用方程如下:侵蚀率(E_r)= (W_最初的- - - - - -W_最后)/ (E_fx t),W_最初的是侵蚀测试前样品的重量 ,Wfinal侵蚀试验后样品的重量 ,E_f是侵蚀的流量g /秒,然后呢t放电时间的侵蚀的秒。

裸露的金相观察和晶体学和热处理摘要样本是通过光学显微镜和x射线衍射仪(力量ECO D8提前),分别。扫描电子显微镜(:Zeiss-FE SEM),能量色散x射线分析(EDAX)是用来揭示侵蚀样品的表征。

3所示。结果与讨论

裸露的摘要样本的显微组织观察建筑方向如图2(一个)。激光扫描路径是观察到的样本。金属池的形态出现在圆弧形状的形式被发现在整个样本。在重叠区域,形成广泛的柱状颗粒时的建设方向。柱状谷物代表舱口的扫描路径的距离。这个柱状区域和树突形成构建方向。这些树突摘要样品样本各向异性。消除这些不平衡的阶段,样品由合适的热处理工艺修复。HT - 1后,谷物在柱状晶粒细化图所示2 (b)。HT 2,谷物中均质层,显然是如图2 (c)。经过热处理,硬度增加45%,HT - 1为33%,HT 2摘要合金。这是由于重复熔化金属粉末和快速凝固。而建立一个新图层,现有的加热层可能导致产生金属碳化物和年底invary摘要的过程。这是观察到溶液治疗期间,γ”,γ′阶段溶解和浓缩δ阶段了。图3显示了x射线衍射峰的热处理样品和样本。热处理后HT1摘要合金,改善γ”阶段是由于铌元素的偏析BCT结构和形式的γ′形成是由于钛和铝的隔离。在HT2摘要合金,δ阶段是形成由于种族隔离铌斜方晶体结构的形式;因此,γ“种族隔离是少,显然是x射线衍射图中标识。热处理的影响在980°C使得冶金添加剂生产转换的液化洗涤阶段和释放Nb原子在洗涤阶段提高硬度(10]。由于热量分布不均和快速冷却,残余应力引起的。由于不均匀的加热和冷却过程中,分散在冶金转换可能产生影响下拉的力量HT2和贱金属(11]。减少γ”,γ′和形成阶段δ阶段导致合金的硬度降低。此外,莱夫斯相包含大量的钼,钛,镍可能影响固溶体的加强,减少的数量γ”,γ′相这会削弱降水的影响。的存在γ”,γ′,δ阶段与HT1样品表面增加了硬度。镍合金的冶金转变发生在低共熔点(926°C以上),和它有助于形成三角洲相和沉淀。在这项研究中,显然证明了发达IN718已经完全转化为δ溶线在热处理(1100°C),老化24小时(845°C)γ′,γ′′,和δ形成。在HT 1,样品是两岁在720°C, 620°C在8小时,和对应的峰值γ′和γ′′相的形成是强大的。因此,热处理后合金的硬度增加。裸露的维氏硬度的规模,HT - 1,和HT 2摘要合金是264.15,385.55,和352.43高压,分别。IN718合金的强度主要取决于γ′和γ”的合金。热处理的主要动机是完全solutionize合金和忽视洗阶段。在制造过程中由于快速冷却,有沐浴的形成阶段的合金合金的强度降低。在HT 2过程中,样品热处理为2小时完全solutionized 1100°C的形式δ阶段。在HT 1过程中,样品热处理至980°C和双老龄化在720°C和620°C的剩余物阶段转换的形式γ′和γ”阶段。类似的研究在真实的添加剂的相变材料可以在文献中讨论(12]。

固体颗粒侵蚀试验对金属的侵蚀主要取决于试验参数如流量的侵蚀的速度的侵蚀的,撞击角度。除了输入工艺参数、腐蚀药的质量也在侵蚀率的影响。使用纯铝的腐蚀药有multiedges侵蚀研究。图4显示的电子图像氧化铝(腐蚀药用于调查)和类似的维度和冶金合格。使用的喷气压力高冲击速度罢工摘要处理合金的表面。三个样品每级用于腐蚀研究材料。定义输入工艺参数,侵蚀研究测量执行和减肥。使用侵蚀率公式记录质量变化,侵蚀率是衡量。侵蚀率计算的裸露和热处理摘要合金在图给出5。

样品测试的影响角度90°相比表现出最低的侵蚀率与其他角度的影响。有人指出在垂直撞击侵蚀的样品的质量变化非常微薄。质量变化范围在0.01到0.2 g为个人实验。裸露的摘要样本表现出5.02×10的侵蚀率⁻⁴∆g / g。HT 1和HT 2摘要合金表现出3.81×10⁻⁴∆g / g和4.61×10⁻⁴∆g / g的侵蚀。热处理样品具有良好的抗侵蚀由于冶金转换。的存在γ”,γ′和δ阶段处理后合金增加了大部分财产。高强度抗腐蚀,强度随尊重沉淀的存在(γ”,γ,δ阶段)。在侵蚀磨损表面形态和机理进行了较为详细的试验研究。

侵蚀角度90°的疤痕和热处理摘要合金如图6。磨损形态的差异由于撞击表面的侵蚀的摘要合金built-bare, HT 1, HT 2(图6(一)- - - - - -6 (c)详细阐述了。角度90°的侵蚀疤痕直径撞击非常高的HT 1摘要合金和低的HT 2摘要合金。垂直力和法向力作用于样品表面的侵蚀的罢工。的耐腐蚀性主要取决于目标表面的硬度,和硬沉淀抵抗侵蚀的存在。得到了类似的结果,增加硬度增加了材料的耐磨性。详细讨论,研究了磨损表面的放大更高。

磨损表面的表面形态显示不同的磨损机制。磨损表面形貌的摘要处理Inconel718观察到更高的放大图7。机械作用的固体颗粒侵蚀的侵犯了表面和发起在光秃秃的摘要合金塑性变形。同时,反复冲击侵蚀的可能应变强化的合金,当应变硬化完成,表面的裂纹形成。火山口,嘴唇形成和耕作也观察到表面的热处理的样品数据所示7 (c)- - - - - -7 (f)。从根本上讲,粒子诱发表面滑动的滑动表面(剪切),和垂直撞击导致粘效果。表面热处理材料,火山口和嘴唇形成注意到由于multiedge不断侵蚀的影响,作为实验期间飙升。

改善热处理合金的硬度提高样品的应变硬化和提供良好的耐冲蚀磨损。也证实了氧化铝固体颗粒撞击后发现坚持穿表面。持续罢工,氧化铝粒子的碰撞影响侵蚀率和粒子坚持唇的表面形成。因此,冶金转换由于等温热处理有高度的影响摘要处理合金的表面硬度增加。在扩展,表面高电阻对水土流失和控制材料从严重恶化机械作用的固体粒子撞击。

4所示。结论

IN718合金通过摘要开发过程和不同热处理计划紧随其后。从调查,后点发现重要的证明研究成果:(我)热处理摘要合金力学性能和冶金质量具有显著的变化。发现的耐磨性增加对表面硬度的增加。摘要合金建造264.15高压和意味深长地增加到385.55高压热处理材料。维氏硬度发现高压从高压的264.15增加到385.55。(2)同时,建立追踪发现溶解在热处理并与奥氏体相材料显示。建立跟踪中的碳化物/树突减少与solutionizing进行退火和完整的相变发生。它显示了冶金阶段实现力量变化。(3)指示侵蚀速率,退火样品显示更少的侵蚀率(0.38Δg / g)由于存在部分硬质合金/树突结构。solutionized样本,平均侵蚀率(0.46Δg / g)与已建成的摘要合金(0.5Δg / g)。(iv)常见的磨损机制是揭示与唇形成和凿由于硬粒子撞击在垂直轴。然而,表面的氧化铝粒子发生发现抱住作为建造材料。

因此,建议摘要与退火后加工IN718老龄化具有良好的机械性能,冶金强度和高耐腐蚀性与solutionized样品和样本。

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。