电子束快速成形GH4169合金组织特征及力学性能研究

发布时间：2019-11-22 01:45

【摘要】：本文采用电子束熔丝成形方法制备了GH4169合金试样,分析了电子束熔丝成形工艺参数的匹配关系,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)等分析测试手段研究了电子束熔丝成形GH4169合金的组织特征;获得了成形后GH4169合金力学性能,揭示了热处理对成形态组织及力学性能的影响规律。主要得到如下研究结果:电子束流、送丝速度及成形速度是影响成形的关键参数,三者相互匹配可保证熔丝稳定性和良好的成形;单道多层成形时,随堆积层数的增加成形高度增幅递减;双程送丝会加剧成形过程中的热累积效应,因此单道多层成形宜采用单程送丝;层高和熔积间距对多道多层成形有重要影响;多道多层采用间歇式成形有助于减少成形过程中的热量累积效应改善组织均匀性。电子束熔丝快速成形GH4169合金成形良好,无明显成形缺陷。从宏观上可观察到沿沉积方向生长的粗大柱状晶,柱状晶内部出现了细长的树枝晶,且呈现出很强的取向性。枝晶间距很小且枝晶间存在大量粗大Laves条带和少量MC相。层带结构的出现使得组织均匀性降低。多道多层试样中出现了水平生长的枝晶,其附近Laves相很少且有等轴晶出现。成形合金宏观偏析较弱,但在枝晶间与枝干处存在微观偏析。单道多层成形合金沿高度方向显微硬度上升趋势明显。多道多层沿高度方向的显微硬度先升高而后在较长距离内在小范围内波动,最后迅速下降。同一层硬度均波动较小。成形态合金常温拉伸强度较低,塑性较好;其断裂方式为穿晶断裂。固溶后组织中的层带结构几乎完全消失,枝晶也逐步弱化。枝晶间条带Laves明显减少,转变为颗粒甚至消失。随保温时间的延长或固溶温度的增加,合金发生再结晶,晶粒显著长大。经1100℃固溶1h后,层带结构也基本得到消除,枝晶间及其他区域的Laves相几乎完全溶解,合金元素分布和组织均趋于均匀化。晶粒长大明显且晶粒内出现了一些孪晶。电子束熔丝快速成形GH4169合金较佳的固溶工艺为1100℃保温1h。经1100℃×1.5h均匀化及1100℃×1.5h均匀化+980℃×1h固溶(δ时效)处理后枝晶明显弱化,晶粒明显长大;后者晶粒相比前者有所细化但分布不均,同时晶粒内出现较多孪晶。均匀化+固溶δ(时效)+双时效处理后组织转变为较细的等轴晶,但分布不均。随固溶温度的提高或保温时间的延长,沿高度方向上的硬度逐渐降低,且成形态硬度增大规律减弱,而1100℃固溶1h后高度方向硬度更是大幅度降低;同一层上的硬度也大幅度降低。而1160℃固溶1h及1100℃均匀化1.5h后硬度基本未变。均匀化+δ时效+双级时效后沿高度方向及同一层上的硬度均大幅度提高。经1100℃×1h固溶+双级时效处理及1100℃×1.5h均匀化+980℃×1h的δ时效+双级时效后,合金强度均明显提高,接近锻件水平,但后者延伸率更大。热处理后拉伸断口仍表现出明显的韧性断裂特征,断裂方式是穿晶断裂。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG132.3;TG661

【参考文献】