激光增材制造Inconel 718高温合金元素偏析控制研究

发布时间：2024-10-05 06:37

　　Inconel 718（以下简称IN718）高温合金是以镍、铁、铬为主要元素,能在650°C以下高温及复杂应力条件下长期服役的一类合金材料。因其优异的高温力学性能,IN718高温合金在航空航天等高温部件领域中被广泛地应用。目前,传统的合金加工方法严重制约了IN718合金的生产及应用。而激光熔覆（Laser Cladding,LC）技术作为一种先进的激光增材制造方法因其冷却速率快、晶粒细小及界面冶金结合等优点而被广泛应用于IN718高温合金的加工及再制造过程中。然而,在激光快速凝固过程,IN718合金由于元素偏析,会在最后凝固的树枝晶间产生大量的低熔点共晶产物Laves相,从而诱发裂纹并降低合金的综合力学性能。因此,基于激光熔覆技术的优势与IN718高温合金特性,本文采用高斯激光光源及具有平顶特性的近均匀激光光源两种能量分布形式不同的激光光源对IN718高温合金进行激光增材制造。对比研究了这两种激光光源条件下熔覆层的沉积特性、显微组织、合金元素Nb的偏析及Laves相析出行为、熔覆层力学性能、固液界面等合金凝固特性。同时结合数值模拟对两熔覆层的热过程及非平衡溶质再分配系数进行模拟计算,通过...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1激光熔覆原理示意图

浙江工业大学硕士学位论文得到的新相，如非稳相、非晶态等；率低（一般小于5%），与基体呈良好的冶金结合艺参数的调整，可以获得低稀释率的良好熔覆层；畸变较小，尤其是采用高功率密度光束快速熔覆差内；几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔区熔覆，材料消耗少，具有优异的性能价格比；可....

图1-2IN718合金凝固过程中液相成分的变化

浙江工业大学硕士学位论文中发现当激光输入角为10°时熔覆层中由Laves颗粒分隔的垂直细树干是一次枝晶，而规则倾斜的树干是由从相邻的初级枝晶臂生长的二级枝晶的交叉桥接形成的交叉带，此时二次枝晶臂牢固地相互连接，并且枝晶间Laves相颗粒在很大程度上从交叉带中消除，在与交....

图1-5激光快速凝固过程中温度梯度G和树枝状生长速度V之间的关系

4不同冷却环境下IN718合金熔覆层中Laves相生长行为[7(a)空气冷却IN718涂层；(b)液氮冷却IN718涂层间距被认为是对快速凝固过程中产生的冷却速率具下面(1-1)的半经验公式[80]估算凝固过程中的冷却速0=800.33为单位的主枝晶臂....

图1-4不同冷却环境下IN718合金熔覆层中Laves相生长行为[79]

张尧成等人[76]发现冷却速率是控制Laves相形成的关键因素，如图1-4所示，通过使用液氮提高冷却速率，可以显著抑制合金中Laves相的形成。Levasseur等人[77]系统研究了后续热处理对冷喷涂制备的IN718制件微观结构的影响，提出IN718这类质地较硬的合....

本文编号：4007654