选区激光熔化成形IN718合金热处理及其组织演变规律研究
发布时间：2021-02-24 11:40
Incoel718（IN718）高温合金具有高屈服强度、高抗拉强度、优异的抗蠕变性能和良好的塑性,被广泛应用于航空航天、核电工业、石油工业等领域。随着Inconel718合金热端部件的结构越来越复杂,难以通过传统加工技术加工成形,选区激光熔化（Selective laser melting,SLM）成形技术能够有效解决此问题。研究表明,SLM快速凝固成形IN718合金存在高密度位错、成分偏析和拓扑密堆相,为了获得更优性能的IN718合金,需要对其进行热处理工艺并对工艺参数进行研究。在国家自然科学基金（项目号:51775521）和山西省回国留学人员科研资助项目（项目号:2017-095）资助下,采用SLM方法制备了IN718合金,研究沉淀相析出规律与沉淀强化机制,并系统研究固溶温度、双级时效、单级时效对合金显微组织和力学性能的影响。主要研究内容和结论如下:（1）研究了SLM成形的IN718合金标准热处理（980℃?1h（空冷）/720℃?8h（炉冷?2h）+620℃?8h（空冷））后沉淀相析出行为,以...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界高温合金发展历程[2].Fig.1-1Progressivedevelopmentofsuperalloyintheworld[2].
?⒏酢⒙恋仍?兀?竦冒率咸寤?寤蛱?靥寤?澹?浜?固溶强化或沉淀强化，其工作温度能达到600°C~700°C，其性价比高，能够满足大部分的高温工作环境结构需求[7]；镍基高温合金是以镍为基，合金为奥氏体基体，添加铌、钛、铝等微量元素，通过热处理可获得固溶强化和沉淀强化组织，工作温度可达到600°C~1000°C[8]；钴基高温合金以金属元素钴为基体，配以元素镍、铬、钨等其他增强微量元素，获得奥氏体合金，其工作温度可达到700°C~1100°C，但由于钴元素的使用量达到40wt.%~60wt.%，使得其生产成本变得高昂[9]。图1-2高温合金加工路线[10-15]。Fig.1-2Processingroutesforcastingandpowdermetallurgysuperalloys[10-15].按成形方式发展：铸造高温合金伴随着高温合金的诞生就开始了它的发展，能够满足生产大尺寸部件的需求，而且随着新型高温合金的研制，铸造成形保证了部件的可靠性、加速了新合金的应用，50年代出现的真空熔炼技术更使得可以更精确地控制合金元素，浇铸复杂铸件[10]；由于发动机所需叶片尺寸越来越大，高温合金断裂问题的重点由蠕变断裂转变为疲劳断裂，变形高温合金组织细小而均匀的特点有效解决了疲劳断裂这一问题，结合熔炼技术和锻造技术是现在依然是高温合金生产加工的主流技术[11]；由于高温合金中常添加难熔的增强元素，熔炼过程中易产生宏观偏析，给后续的锻造热和处理过程带来了局部塑性下降的问题[12]。60年代气雾化制粉技术成熟，粉末高温合金通过粉末冶金成形，获得的合金组织均匀细小，没有宏观偏析，再通过锻造技术制造零件[13]。随着火花等离子制粉、电极感应雾化制粉技术的出现和成熟，使得金属粉末可以变得更
中北大学学位论文5γ′相：{100}γ′//{100}γ;<100>γ′//<100>γγ"相：{100}γ"//{100}γ;[001]γ"//<100>γδ相：(100)δ//{111}γ;[100]δ//<110>γ图1-3γ′、γ″和δ相的单位晶胞及其密排面原子排列[30,31]。Fig.1-3Unitcellofγ′,γ″andδphaseswiththeatomicarrangementoftheirclosepackedplanes[30,31].理论上，γ′相在基体中不存在变体。γ"相的[100]γ"长轴分别平行于基体面心立方的[100]γ、[010]γ和[001]γ产生了不同的位向分布，γ"相在基体中将存在三个变体。δ相在基体中将存在十二个变体，比如(111)γ平面上的三个δ相变体是δ相分别围绕[111]γ轴依次旋转60°和120°的变体，这种情况同样存在于(-111)γ、(-1-11)γ和(-11-1)γ平面上的9个δ相变体。其变体对应的位向关系如下[32]：γ"相：γ"(Variant1)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[100]γγ"(Variant2)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[010]γγ"(Variant3)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[001]γ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inconel 718合金锻造压气机盘件的残余应力及显微组织特征（英文）[J]. 徐小严,马向东,王虹,叶璋,常建卫,徐瑶,孙光爱,吕维洁,高玉魁. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(03)
[2]粉末高温合金超塑性等温锻造技术研究[J]. 王淑云,李惠曲,杨洪涛. 航空材料学报. 2007(05)
[3]高温合金的发展与选择[J]. Kurt P.Rohrbach. 宇航材料工艺. 2005(01)
[4]STEM分析研究Inconel718合金中γ′/γ″纳米级复合相[J]. 陈梦谪,刘景月,董建新,梁强,谢锡善. 电子显微学报. 1997(03)
[5]INCONEL718高温合金的发展[J]. 董建新. 兵器材料科学与工程. 1996(02)
[6]钴对镍基高温合金抗热腐蚀性能影响的研究[J]. 关德林,陆之汉,肖耀天,师昌绪. 中国腐蚀与防护学报. 1981(04)
[7]高温合金的发展[J]. 帅昌绪. 钢铁. 1964(03)
博士论文
[1]IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究[D]. 缪竹骏.上海交通大学 2011
本文编号：3049319
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界高温合金发展历程[2].Fig.1-1Progressivedevelopmentofsuperalloyintheworld[2].
?⒏酢⒙恋仍?兀?竦冒率咸寤?寤蛱?靥寤?澹?浜?固溶强化或沉淀强化，其工作温度能达到600°C~700°C，其性价比高，能够满足大部分的高温工作环境结构需求[7]；镍基高温合金是以镍为基，合金为奥氏体基体，添加铌、钛、铝等微量元素，通过热处理可获得固溶强化和沉淀强化组织，工作温度可达到600°C~1000°C[8]；钴基高温合金以金属元素钴为基体，配以元素镍、铬、钨等其他增强微量元素，获得奥氏体合金，其工作温度可达到700°C~1100°C，但由于钴元素的使用量达到40wt.%~60wt.%，使得其生产成本变得高昂[9]。图1-2高温合金加工路线[10-15]。Fig.1-2Processingroutesforcastingandpowdermetallurgysuperalloys[10-15].按成形方式发展：铸造高温合金伴随着高温合金的诞生就开始了它的发展，能够满足生产大尺寸部件的需求，而且随着新型高温合金的研制，铸造成形保证了部件的可靠性、加速了新合金的应用，50年代出现的真空熔炼技术更使得可以更精确地控制合金元素，浇铸复杂铸件[10]；由于发动机所需叶片尺寸越来越大，高温合金断裂问题的重点由蠕变断裂转变为疲劳断裂，变形高温合金组织细小而均匀的特点有效解决了疲劳断裂这一问题，结合熔炼技术和锻造技术是现在依然是高温合金生产加工的主流技术[11]；由于高温合金中常添加难熔的增强元素，熔炼过程中易产生宏观偏析，给后续的锻造热和处理过程带来了局部塑性下降的问题[12]。60年代气雾化制粉技术成熟，粉末高温合金通过粉末冶金成形，获得的合金组织均匀细小，没有宏观偏析，再通过锻造技术制造零件[13]。随着火花等离子制粉、电极感应雾化制粉技术的出现和成熟，使得金属粉末可以变得更
中北大学学位论文5γ′相：{100}γ′//{100}γ;<100>γ′//<100>γγ"相：{100}γ"//{100}γ;[001]γ"//<100>γδ相：(100)δ//{111}γ;[100]δ//<110>γ图1-3γ′、γ″和δ相的单位晶胞及其密排面原子排列[30,31]。Fig.1-3Unitcellofγ′,γ″andδphaseswiththeatomicarrangementoftheirclosepackedplanes[30,31].理论上，γ′相在基体中不存在变体。γ"相的[100]γ"长轴分别平行于基体面心立方的[100]γ、[010]γ和[001]γ产生了不同的位向分布，γ"相在基体中将存在三个变体。δ相在基体中将存在十二个变体，比如(111)γ平面上的三个δ相变体是δ相分别围绕[111]γ轴依次旋转60°和120°的变体，这种情况同样存在于(-111)γ、(-1-11)γ和(-11-1)γ平面上的9个δ相变体。其变体对应的位向关系如下[32]：γ"相：γ"(Variant1)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[100]γγ"(Variant2)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[010]γγ"(Variant3)：(100)γ"//(100)γ;[100]γ"//[001]γ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inconel 718合金锻造压气机盘件的残余应力及显微组织特征（英文）[J]. 徐小严,马向东,王虹,叶璋,常建卫,徐瑶,孙光爱,吕维洁,高玉魁. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(03)
[2]粉末高温合金超塑性等温锻造技术研究[J]. 王淑云,李惠曲,杨洪涛. 航空材料学报. 2007(05)
[3]高温合金的发展与选择[J]. Kurt P.Rohrbach. 宇航材料工艺. 2005(01)
[4]STEM分析研究Inconel718合金中γ′/γ″纳米级复合相[J]. 陈梦谪,刘景月,董建新,梁强,谢锡善. 电子显微学报. 1997(03)
[5]INCONEL718高温合金的发展[J]. 董建新. 兵器材料科学与工程. 1996(02)
[6]钴对镍基高温合金抗热腐蚀性能影响的研究[J]. 关德林,陆之汉,肖耀天,师昌绪. 中国腐蚀与防护学报. 1981(04)
[7]高温合金的发展[J]. 帅昌绪. 钢铁. 1964(03)
博士论文
[1]IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究[D]. 缪竹骏.上海交通大学 2011
本文编号：3049319
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3049319.html
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