激光熔化沉积钒合金及316L不锈钢的微观组织调控研究
发布时间：2021-08-27 17:46
激光熔化沉积技术作为一种高性能金属构件的增材制造技术,具有制备周期短、材料利用率高、工序简单等优点,近年来得到了广泛的关注和发展。然而由于激光熔化沉积技术具有快速非平衡凝固、定向凝固等特征,其显微组织存在溶质和第二相偏析、粗大柱状晶外延生长的共性问题,这些问题制约着材料的性能以及应用。深化对显微组织特征的认识和掌握有效的显微组织调控手段对于促进激光熔化沉积技术的应用以及材料开发具有重要意义。本文以典型V-5Cr-5Ti（BCC）和316L（FCC）合金为研究对象,采用固溶+时效处理的方法,对激光熔化沉积V-5Cr-5Ti合金中出现的溶质及第二相偏析进行调控,研究了不同固溶和时效温度对微观组织、第二相偏析的影响规律;采用在激光熔化沉积过程中耦合超声振动的方法,对316L不锈钢的外延柱状晶生长进行调控,研究了不同超声功率对晶粒形态尺寸、凝固组织形成机制以及晶粒生长特性的影响。主要研究结果如下:激光熔化沉积V-5Cr-5Ti合金的显微组织中存在着大量沿晶界和枝晶界网状偏析分布的Ti-（CNO）片状第二相。首先对该合金在800℃、1000℃、1200℃、1400℃和1560℃的温度下进行固溶处...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１激光熔化沉积示意图Ａ??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｄｅｏｓｉｔｉｏｎ??
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?激光熔化沉积钒合金及３１６Ｌ不锈钢的微观组织调控研究???■■??图１．４激光熔化沉积Ｖ－５Ｃｒ－５Ｔｉ合金中的第二相偏析ｌｙｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ?ｏｆ?ｖａｎａｄｉｕｍ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??（３）镍基合金：??ｒＮ７ｉ?８合金是一种ｒ和：ｒ相强化的富含铌元素的镍铬铁合金，其基体为奥氏体结构，??具有良好的成形性、耐腐蚀性和力学性能，在航空航天产业，特别是现代航空发动机中??具有非常重要的应用ＩＭ。在激光快速制造ＩＮ７１８合金的过程中，熔池固－液界面的大量??元素扩散会导致严重的枝晶间元素偏析，合金中的铌元素作为不溶性合金元素，在凝固??阶段会通过共晶Ｌａｖｅｓ／ｙ反应【ｕ］，偏析生成块状或粗大的Ｌａｖｅｓ相脆性析出物（如图１．５??所示），Ｌａｖｅｓ相富集的大量铌元素又使基体中的铌元素产生贫化，降低了镍合金的力学??性能并引起组织开裂。??ＭＢ—??图１．５激光熔化沉积镍合金中的Ｌａｖｅｓ相偏析??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｌａｖｅｓ?ｐｈａｓｅ?ｏｆ?ｎｉｃｋｅｌ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??由此可见，对于激光熔化沉积技术而言，对于大部分合金（钒基和镍基合金），当??溶质和第二相在晶界／枝晶界偏析时，合金内部会产生较大的应力集中和缺陷聚集，造成??合金中的薄弱位置。部分偏析分布的元素会在合金基体中形成有害的析出物或相，引起??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金晶粒细化方法研究进展[J]. 张玲,李英龙. 铸造. 2019(11)
[2]激光选区熔化316L不锈钢的组织与性能[J]. 滕宝仁,张玮,尚青亮,包崇军,李昕,黎振华. 热加工工艺. 2019(10)
[3]选区激光熔化成形与热轧316L不锈钢的组织与性能[J]. 谭峰亮,蒋博文,汪力,李鸿娟,邢煜林. 铸造技术. 2018(12)
[4]激光增材制造铝锂合金的热处理组织及TB相析出[J]. 焦世坤,刘少印,刘栋,程序. 中国激光. 2018(05)
[5]沉积效率对激光近净成形316L不锈钢组织及性能的影响[J]. 苗佩,牛方勇,马广义,吕建忠,吴东江. 光电工程. 2017(04)
[6]超声振动辅助激光金属成形IN718沉积态组织及性能的研究[J]. 王潭,张安峰,梁少端,严深平,张连重,李涤尘. 中国激光. 2016(11)
[7]材料3D打印技术的研究进展[J]. 黄卫东. 新型工业化. 2016(03)
[8]高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题[J]. 王华明. 航空学报. 2014(10)
[9]超声场下激光熔凝过程中熔池流场分析[J]. 李新宇. 应用激光. 2014(03)
[10]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
硕士论文
[1]超声辅助钛合金激光沉积修复机理研究[D]. 岳耀猛.沈阳航空航天大学 2016
本文编号：3366807
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１激光熔化沉积示意图Ａ??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｍｅｌｔｉｎｄｅｏｓｉｔｉｏｎ??
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?激光熔化沉积钒合金及３１６Ｌ不锈钢的微观组织调控研究???■■??图１．４激光熔化沉积Ｖ－５Ｃｒ－５Ｔｉ合金中的第二相偏析ｌｙｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ?ｏｆ?ｖａｎａｄｉｕｍ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??（３）镍基合金：??ｒＮ７ｉ?８合金是一种ｒ和：ｒ相强化的富含铌元素的镍铬铁合金，其基体为奥氏体结构，??具有良好的成形性、耐腐蚀性和力学性能，在航空航天产业，特别是现代航空发动机中??具有非常重要的应用ＩＭ。在激光快速制造ＩＮ７１８合金的过程中，熔池固－液界面的大量??元素扩散会导致严重的枝晶间元素偏析，合金中的铌元素作为不溶性合金元素，在凝固??阶段会通过共晶Ｌａｖｅｓ／ｙ反应【ｕ］，偏析生成块状或粗大的Ｌａｖｅｓ相脆性析出物（如图１．５??所示），Ｌａｖｅｓ相富集的大量铌元素又使基体中的铌元素产生贫化，降低了镍合金的力学??性能并引起组织开裂。??ＭＢ—??图１．５激光熔化沉积镍合金中的Ｌａｖｅｓ相偏析??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｌａｖｅｓ?ｐｈａｓｅ?ｏｆ?ｎｉｃｋｅｌ?ａｌｌｏｙｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ＬＭＤ??由此可见，对于激光熔化沉积技术而言，对于大部分合金（钒基和镍基合金），当??溶质和第二相在晶界／枝晶界偏析时，合金内部会产生较大的应力集中和缺陷聚集，造成??合金中的薄弱位置。部分偏析分布的元素会在合金基体中形成有害的析出物或相，引起??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金晶粒细化方法研究进展[J]. 张玲,李英龙. 铸造. 2019(11)
[2]激光选区熔化316L不锈钢的组织与性能[J]. 滕宝仁,张玮,尚青亮,包崇军,李昕,黎振华. 热加工工艺. 2019(10)
[3]选区激光熔化成形与热轧316L不锈钢的组织与性能[J]. 谭峰亮,蒋博文,汪力,李鸿娟,邢煜林. 铸造技术. 2018(12)
[4]激光增材制造铝锂合金的热处理组织及TB相析出[J]. 焦世坤,刘少印,刘栋,程序. 中国激光. 2018(05)
[5]沉积效率对激光近净成形316L不锈钢组织及性能的影响[J]. 苗佩,牛方勇,马广义,吕建忠,吴东江. 光电工程. 2017(04)
[6]超声振动辅助激光金属成形IN718沉积态组织及性能的研究[J]. 王潭,张安峰,梁少端,严深平,张连重,李涤尘. 中国激光. 2016(11)
[7]材料3D打印技术的研究进展[J]. 黄卫东. 新型工业化. 2016(03)
[8]高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题[J]. 王华明. 航空学报. 2014(10)
[9]超声场下激光熔凝过程中熔池流场分析[J]. 李新宇. 应用激光. 2014(03)
[10]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
硕士论文
[1]超声辅助钛合金激光沉积修复机理研究[D]. 岳耀猛.沈阳航空航天大学 2016
本文编号：3366807
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