基于成分梯度的激光快速熔炼镍基合金显微组织形成及演化机理研究

航空发动机中涡轮盘及涡轮叶片的服役条件不同,通过制备梯度材料可以避免涡轮盘与涡轮叶片连接处提前失效。然而,梯度过渡区的成分变化会导致合金组织改变,是影响性能的关键。为探究合金成分变化对镍基梯度材料显微组织的影响,本团队选用镍基粉末高温合金和定向镍基高温合金为原料,利用激光快速熔炼技术,通过调整两种合金的混合比例,制备出了11种典型成分的合金锭;研究了合金成分对梯度合金晶粒形貌和析出相的影响,重点探讨了合金的枝晶形貌、析出相尺寸和含量随合金成分的变化规律。结果表明：激光快速熔炼11种成分镍基合金锭显微组织中的一次枝晶和二次枝晶臂均比较发达,合金成分改变对枝晶形貌的影响较小,平均一次枝晶间距约为110μm,显微组织均由γ相、γ’相、碳化物和γ/γ’共晶组成;随着镍基粉末高温合金含量的降低,合金锭中γ’相的含量和尺寸不断增加;由于元素偏析,γ’相形成元素Al、Ti、Ta、Nb会偏析在枝晶间,导致枝晶间γ’相的含量及尺寸均大于枝晶干。11个试样的显微硬度值相差不大,整体硬度值分布在500 HV左右。     

热等静压对激光直接沉积Ti60 合金组织与拉伸性能的影响

利用激光直接沉积技术成形Ti60 合金,研究热等静压双重退火对激光直接沉积Ti60 合金缺陷、组织及拉伸性能的影响。结果表明:激光直接沉积Ti60 合金存在气孔和未熔合两种缺陷,经热等静压处理后,气孔和尺寸较小的未熔合缺陷消除;沉积态试样底部和中部为柱状晶,顶部为等轴晶,显微组织为魏氏组织,由板条和板条间组成;经热等静压双重退火处理后,晶界消融,大部分原始晶界消失,板条粗化,长宽比减小,显微组织变为网篮组织;与锻件相比,沉积态试样拉伸强度较高,塑性较低,经热等静压双重退火处理后,其塑性达到了锻件标准。     

热处理对复合制造AerMet100超高强度钢组织均匀性与拉伸性能的影响

研究了不同热处理工艺下复合制造AerMet100超高强度钢试样的组织均匀性,测试了其室温拉伸性能,并分析了其断裂机制。结果表明,沉积态复合制造AerMet100钢的显微组织很不均匀,包括激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区;经正火+高温回火+最终热处理后,激光沉积区的晶粒由柱状晶转变为等轴晶,激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区的显微组织基本一致,均为回火马氏体,但激光沉积区的枝晶元素偏析仍然存在;增加1200 ℃均匀化处理后,激光沉积区的元素偏析基本消除,复合制造AerMet100钢试样的显微组织变得非常均匀,室温拉伸性能最优,且与锻件区试样相当,拉伸试样断在了激光沉积区一侧,微观断裂机制为韧性断裂。