论文部分内容阅读
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,以及合金在高温应力下的沉淀强化机制,结果表明:SLM成形的IN718合金通过标准热处理后,析出微米尺寸的γ″相、δ相,和纳米尺寸γ′/γ″复合相;在高温外力作用下,微米尺寸γ″相向δ相转变,纳米尺寸γ′/γ″复合相长大到25nm,部分纳米尺寸γ″相长大到微米尺寸;SLM成形的IN718合金经热处理后强度显著提高,其原因是热处理后合金中γ″相和γ′/γ″复合相有效钉扎位错,并能阻碍层错扩展,同时γ′/γ″复合相的长大能够抑制微米尺寸γ″相向δ相转变。（2）研究了SLM成形IN718合金固溶（9401140℃?1h（空冷））及双级时效（720℃?8h（炉冷?2h）+620℃?8h（空冷））后的组织变化,结果表明:随着固溶温度的升高,SLM成形的IN718合金的再结晶晶粒增多,固溶温度达到1020℃以上时晶粒明显长大,柱状晶粒向等轴晶粒转变,1140℃固溶时合金发生完全再结晶,生成大量退火孪晶;940℃固溶时合金析出了微米尺寸γ″相和δ相,980℃固溶时微米尺寸γ″相数量减少,并有大量纳米尺寸的γ′/γ″复合相析出,10201140℃固溶时合金析出的γ″相为纳米尺寸,晶界处的δ相数量减少,1020℃固溶时纳米尺寸γ″相尺寸最大,随着固溶温度的提高,纳米尺寸γ″相尺寸逐渐减小;1020℃固溶时合金屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别可达到1332 MPa、1512 MPa和499514 HV0.2,这是由于纳米尺寸沉淀相尺寸越大其强化效果越好,当固溶温度达到1140℃,合金延伸率提升到23.7%,抗拉强度下降到1451 MPa,这是由于合金强度的提高主要受沉淀相种类和尺寸影响,受晶粒尺寸影响较小,而合金延伸率受晶粒尺寸影响较大。（3）SLM成形的IN718合金（1020℃?1h（空冷））固溶处理后,基体中有大量γ″相均匀形核,在该基础上研究单级时效制度（650700℃?20h（空冷））对合金组织演变及力学性能影响,结果表明:650700℃单级时效纳米尺寸γ′/γ″复合相随单级时效温度升高而长大,700℃单级时效具有尺寸最大的纳米γ″相（约25nm）,725℃单级时效时有部分γ″相异常长大到微米尺寸;单级时效相比于双级时效γ′相含量减少,并形成大量位错网络;700℃单级时效时合金的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别可达到1352 MPa、1522 MPa和501 HV0.2,与双级时效力学性能接近,主要是由于纳米尺寸γ′/γ″复合相起到强化作用。