选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。     

激光增材制造镍基高温合金研究进展

激光增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,按照其材料送进方式可分为铺粉式选择性激光熔化技术与送粉式激光熔化沉积技术。激光增材制造高温合金部件因其晶粒细小、组织均匀、力学性能优异,在航空航天领域已经得到了应用。从技术原理、微观组织、力学性能、致密度几个方面,综合论述激光增材制造在镍基高温合金的研究现状,指出了激光增材制造技术在轻量化设计、结构功能一体化器件方面的应用和发展趋势。     

增材制造制备钨及钨合金材料研究进展

钨及钨合金具有熔点高、硬度大、高温强度高等优异性能，广泛应用于航空航天、国防军工、核工业、医疗放射屏蔽材料、电子等领域。增材制造（additive manufacturing, AM）是制备复杂结构钨及钨合金成形件的有效方法。激光选区熔化（selective laser melting, SLM）和电子束选区熔化（selective electron beam melting, SEBM）是制备钨及钨合金常用的两种AM技术，主要围绕原料粉末、成形工艺、合金化和后处理等因素对钨及钨合金成形件的致密度、微观组织、力学性能和缺陷等角度开展研究。由于纯钨的表面张力大、粘度大、润湿性差，纯钨成形件中易出现球化现象、裂纹和气孔3种缺陷，阐述了缺陷形成机制及解决措施。从材料体系、制备工艺、材料性能和数值模拟方面对未来SLM和SEBM技术制备钨和钨合金成形件的发展方向进行了展望，以期建立工艺参数-微观组织-缺陷特征-力学性能的内在联系，快速实现成形工艺的调控和优化。     

高铌高磷GH4169 C和GH4169合金的组织稳定性

为研究高铌高磷GH4169C高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性,通过场发射扫描电镜和数显布氏硬度计对GH4169和GH4169C两合金分别经600、650、704及720℃时效30~10000 h的显微组织和硬度变化进行对比分析。结果表明:在服役温度（650℃）范围内长期时效,GH4169合金和GH4169C合金均表现优异的稳定性;在服役温度以上长期时效,GH4169合金和GH4169C合金稳定性较差,短时间内,合金组织就出现失稳。对比而言,704℃时GH4169C合金组织稳定性较GH4169合金高,而720℃时GH4169C合金组织稳定性劣于GH4169合金。分析认为,GH4169C合金由于提高Nb含量和P含量使的γ＇相稳定性增加,得以在服役温度以上（704℃）表现比GH4169合金更为优异的组织稳定性,但Nb含量的提高也引起啄相含量的增加,导致组织稳定性下降。在超高温（720℃）下,GH4169C合金稳定性劣于GH4169合金。由此推知,相比GH4169合金,改型GH4169C合金在使用温度上有所提高,但提高有限,在超高温下,其稳定性反而降低。      

激光增材制造技术制备高熵合金研究进展

介绍了激光增材制造高熵合金的工艺方法,从成形工艺、合金元素含量（摩尔分数）、热处理工艺和增强相添加等几个方面综述了国内外激光增材制造高熵合金的研究进展,分析了激光熔化沉积和选区激光熔化成形两种主要激光增材制造技术,以及两种技术制备高熵合金的微观结构和力学性能,指出了高熵合金激光增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题,并提出了改进措施。     

外加物理场对激光熔化沉积内部缺陷控制

激光熔化沉积技术是基于“分层—叠加”原理,在高能激光束作用下、按照预定的路径,将同步送给的 金属粉末逐层熔化并快速凝固成形的先进制造技术,具有成形精度高、加工柔性好、内部组织均匀、力学性能 优异、适用难加工金属材料制备等优点,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。但是激光熔化沉积过程中 容易产生未熔合、微裂纹、气孔等缺陷,限制了这项技术的大规模应用。其中,激光熔化沉积构件的微观组织 存在明显的各向异性,沉积过程中的快速加热和冷却使构件内部产生较大的残余应力从而导致其变形和开 裂。学者就如何改善激光熔化沉积构件的内部缺陷进行了广泛研究。因此,综述了通过在成形过程中外加温 度场、超声场、电磁场以及复合场的方法改善激光熔化沉积制件的内部组织和性能,以期为激光熔化沉积构件 综合性能的提高提供指导。     

选区激光熔化成形用GH4169合金粉末的性能

采用真空熔炼-惰性气体雾化法制备了GH4169合金粉末,分析了粉末的粒度分布、颗粒形貌特征,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备了金相、拉伸试样,并分析了显微组织及力学性能。结果表明:气雾化法制备的GH4169合金粉末粒度呈正态分布,粒径主要在25～40μm之间,颗粒为球形或近球形,并且存在一部分"卫星球"粉末;SLM成形的GH4169合金试样退火前的平均屈服强度和抗拉强度分别为637 MPa,981 MPa,平均断后伸长率和收缩率为27.5%,50.0%,退火后屈服强度和抗拉强度增大,断后伸长率和断面收缩率有所减小,拉伸断口主要呈现韧性断裂特征。     

选区激光熔化成形Al系高熵合金的研究进展

高熵合金打破传统合金设计的桎梏,以其优异的性能成为21世纪热点材料之一,其中Al系高熵合金尤为突出。选区激光熔化技术(Seletive Laser Melting,SLM)是一种可以直接制造出复杂三维金属零件的增材制造技术,无需制作模具,省去了模具设计和制造的时间,极大地缩短了产品研发周期,节约了研发成本,具有可行的经济效益,在挖掘新型合金的性能及应用潜力方面有得天独厚的优势。综上,将选区激光熔化技术应用到高熵合金的制备可谓是"强强联合"。本文将详细介绍近年来选区激光熔化技术在Al系高熵合金制备方面的研究成果,评述Al系高熵合金的组织特征和性能提升的研究进展,指出当前选区激光熔化Al系高熵合金研究的重点和难点,并基于此,展望未来选区激光熔化成形高熵合金的研究、应用以及发展。     

航空涡轮盘用GH4169G合金研制

目前应用最广泛的航空涡轮盘材料是IN718合金,提高IN718合金的组织稳定性和持久寿命对航空发动机的使用尤为重要.试验研究发现,添加适量的P、B可有效提高IN718合金的持久寿命,但添加P、B的IN718合金材料工业化生产和应用方面的报道很少.采用金相观察、力学性能测试等手段,研究了GH4169G合金的组织与性能.对比分析了P、B微量元素不同添加量对GH4169G合金力学性能的影响.试验结果表明,GH4169G合金的热加工工艺性能良好;与普通IN718合金相比,GH4169G合金的持久寿命提高3倍以上.     

喷射成形高温合金组织演变过程试验研究北大核心CSCD

采用Gleeble 3500热模拟机等试验方法研究了喷射成形高温合金GH4169沉积坯内部树枝晶组织向等轴晶组织的演变过程,并对雾化沉积过程中高温合金等轴晶组织的形成机理进行了分析。研究认为,高温合金熔体再辉时产生的热量与飞行熔滴撞击到沉积坯时动能转化产生的热量,造成了喷射成形雾化熔滴中的枝晶重熔,加上熔滴沉积撞击时产生的大量枝晶碎片,在沉积坯半液态层中生成了大量结晶核,是喷射成形高温合金等轴晶组织形成的重要原因。     

B对GH4169合金粉末制备及选区激光熔化工艺的影响

选区激光熔化(SLM)成形制品质量与合金粉末性能紧密相关。本文采用德国真空气雾化设备制备了B含量分别为0及0.005%的GH4169合金粉末,并采用国产SLM设备进行SLM成形,进而系统考察了B对GH4169合金粉末制备及SLM工艺的影响。研究结果表明:在相同粉末粒度范围条件下,GH4169合金粉末中加入0.005%B后,SLM成形制品孔洞减少,成形制品的密度及硬度均有提高;在保证SLM成形制品密度及硬度一定的条件下,B元素可将适用于SLM成形工艺的GH4169合金粉末粒度D(50)由26.33μm提高至37.34μm,此外,B元素可将上述两个粒度段的粉末真空气雾化收得率由9.3%大幅提高至20.8%,故加入0.005%B后,SLM工艺的可用合金粉末原料成本大幅降低55.3%。     

预热下激光沉积TA15/GH4169梯度结构各梯度层组织及性能研究

在预热400℃的锻态TA15合金基材上,应用激光沉积制造技术制备了具有3层梯度层的TA15/GH4169梯度结构,研究了GH4169含量对各梯度层组织与性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机对沉积样件进行了显微组织观察、元素分布检测、物相检测、显微硬度与室温耐磨性能分析。研究表明,所制备的沉积试样无宏观裂纹缺陷且组织致密。沉积态TA15侧组织为贯穿多个沉积层的β柱状晶组织,晶内为典型的网篮组织,GH4169侧为沿沉积方向生长的柱状晶组织,枝晶间析出不规则的Laves相,过渡区内形成了两相固溶体和脆性金属间化合物(Ti₂Ni,TiNi₃)。各梯度层随GH4169含量的增加,显微硬度和耐磨性能均不断提高,25%TA15性能最好,其硬度和摩擦系数分别为HV_0.2537和0.33,较100%TA15梯度层硬度值提高了97%,摩擦系数降低了72%。本研究将为最终成形TA15/GH4169梯度复合结构提供参考依据。     

激光选区熔化成形技术制备高温合金GH4169复杂构件

本文采用激光选区熔化成形(Selective Laser Melting,SLM)技术制备了高温合金GH4169复杂结构件。研究了不同成形方法和不同成形工艺条件对构件的影响,并对构件力学性能、成形尺寸、成形周期、表面粗糙度进行表征。结果表明:选择倾斜45°角生长时,构件在生长过程中的应力较小,未出现应力开裂的现象且表面缺陷减少;光斑补偿值0.06 mm效果最佳,样件表面较光滑,基本无凹凸缺陷;在光斑补偿值0.06mm、零件倾斜45°生长的GH4169合金复杂构件,其样件的力学强度、延展性能明显优于铸件,并且尺寸精度高、成形周期短、粉末利用率高,表面粗糙度较低(Ra≤1.6μm)。     

大规格高强高韧GH4169合金棒材研制

本文主要概括了航天发动机关键部件用高强度高韧性GH4169合金棒材的性能特点及制造难点,着重介绍了宝钢特钢有限公司在航天用大规格高强度高韧性GH4169棒材方面开展的研制工作及进展情况。结果表明,宝钢特钢开发的大规格高强度高韧性GH4169合金棒材性能优异,所有指标完全满足设计要求。其中,最新预研的GH4169合金棒材最大规格达到?320mm,满足了发动机零部件大尺寸化要求。     

激光近净成形Inconel 718高温合金的力学性能与耐腐蚀性能

以气雾化Inconel 718高温合金粉末为原料,采用激光近净成形增材制造技术制备用于酸性油田密封件与管道的Inconel 718合金,然后采用2种不同工艺进行热处理。通过扫描电镜与透射电镜观察、拉伸试验以及电化学腐蚀试验,对该合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能进行分析和研究。结果表明:激光成形沉积态Inconel 718合金的主要缺陷为空心颗粒和氧化物颗粒,合金具有优异的抗腐蚀性能,但力学性能较差,抗拉强度为866.9 MPa。经过热处理后,由于γ″和γ′复合强化相的析出,合金的抗拉强度明显提高,伸长率降低。其中经均匀化+固溶+双时效处理的合金具有更优异的力学性能,抗拉强度达1 211.9 MPa,满足油田密封件管道的性能要求,且腐蚀性能优于目前用于酸性油田的轧制态Inconel 718高温合金。     

喷射成形GH742y合金的组织和性能

研究了喷射成形GH742y合金沉积坯的组织和性能以及热变形特性.研究结果表明,氮气雾化喷射成形GH742y合金沉积坯整体致密、成分均匀、无宏观偏析、组织细化、氧含量低,而且具有较好的力学性能,其主要力学性能超过技术指标的要求.同时,由于晶粒细小均匀,所以该合金具有较好的热变形性能.     

激光增材制造多孔GH4169高温合金孔结构与性能研究

利用选区激光熔化技术制备出具有不同孔隙结构的多孔GH4169高温合金材料，对制备样品进行扫描电镜观察以及毛细曲线和压缩应力应变曲线测试，系统研究了孔结构对多孔材料毛细抽吸性能及压缩力学性能的影响。结果表明，随着激光功率从285 W减小到160 W，多孔高温合金样品总孔隙率从3.5%增加到46.1%；随着开孔率从15.6%增加到21.7%，多孔高温合金样品的毛细抽吸速度从4.44 mg/(s·cm³)增加到6.56 mg/(s·cm³)，毛细抽吸质量从91.3 mg/cm³下降到81.7 mg/cm³，毛细抽吸质量的减少可能与样品孔径增大导致毛细力下降有关。孔隙率增加也导致多孔材料样品弹性模量从53 GPa减小到11 GPa，弹性极限从768 MPa减小到217 MPa，孔材料样品均展现出较好的抗压缩变形能力。     

GH4169焊接管坯旋压成形特薄壁管工艺研究

将高温合金GH4169板材滚弯焊接成筒型旋压坯,再经过强力旋压成形制成特薄壁管.研究这一工艺过程的结果表明用滚弯焊接坯强力旋压方法制造难变形高温合金特薄壁管,是高温合金特薄壁管成形的一条经济、可行的途径;真空电子束焊接法比氩弧焊接法更适合用于制造焊接旋压坯,且其焊缝可承受80%以上的旋压变形;焊接坯旋压成形的薄壁管退火处理后,原焊缝处组织已变成等轴晶变形组织.     

GH4169 合金"等温锻造+直接时效"工艺探讨

利用Gleeble 15 0 0热力模拟实验机研究了温度、速率、变形量等对GH416 9合金等温变形力学参数及组织变化的影响。在较高的温度及较低的速率下 ,该合金的变形抗力显著降低 ,但变形后组织粗大 ;“等温成形 直接时效”后材料的室温拉伸、高温拉伸、高温持久等性能优于成形后再“固溶 时效”的性能。在 2 0 0t液压机上利用镍基高温合金模具进行了某航空发动机一级涡轮盘 1/4模拟件的等温成形 ,成形件外形良好 ,成形及直接时效后零件的材料组织细小均匀     

选区激光熔化 GH3625 显微组织及拉伸性能分析

激光选区熔化技术是增材制造技术的一种,该技术自诞生以来在金属样件制备过程中发挥越来越重要的作用。但是运用该技术制备成型件的组织研究尚未明确,本文以GH3625高温合金为例,研究选区激光熔化成型件组织特点及拉伸性能。结果表明,选区激光熔化成型件组织主要为胞状晶,选区激光熔化微熔池中,晶粒生长方向在同一个区域中呈现出典型的细小柱状晶(亚晶)和近似六边形的胞状晶。拉伸实验结果表明选区激光熔化成型试样具有良好的拉伸性能。