電磁攪拌激光立體成形GH4169合金的組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以鎳基高溫合金GH4169為研究材料，針對(duì)該合金在電磁攪拌激光立體成形過(guò)程的組織特點(diǎn)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用金相顯微鏡（OM），場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）、能譜（EDS）和電子背散射衍射（EBSD）等分析測(cè)試手段觀察合金在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下激光立體成形后的凝固組織特征，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，探討了其強(qiáng)化機(jī)理。研究的主要成果如下：
　　電磁攪拌激光立體成形GH4169合金仍具有外延連續(xù)生長(zhǎng)晶粒特征，組織致密，無(wú)明顯冶金缺

2、陷；磁場(chǎng)作用下熔池液態(tài)金屬的劇烈對(duì)流作用可以減少沉積態(tài)試樣中枝晶間共晶Laves相數(shù)量，并改變其形貌，減弱合金元素偏析程度和一定程度上提高其顯微硬度；且電磁攪拌能使得道間搭接區(qū)和道內(nèi)區(qū)域的殘余應(yīng)力差異減少。
　　EBSD技術(shù)分析表明，電磁攪拌能一定程度上提高激光立體成形GH4169合金沉積態(tài)晶粒的均勻性，但其晶粒晶界仍表現(xiàn)為大量各向異性的小角度柱狀晶晶界和極少量的亞晶晶界。因此，在所采用實(shí)驗(yàn)參數(shù)內(nèi)電磁攪拌不能實(shí)現(xiàn)“枝晶破碎”并獲得

3、細(xì)小等軸晶組織。
　　再結(jié)晶過(guò)程分析表明，施加電磁攪拌的合金發(fā)生再結(jié)晶需要的孕育期更長(zhǎng)，且再結(jié)晶溫度更高。形核位置更加隨機(jī)性，并非優(yōu)先在搭接區(qū)域，原始晶界的亞晶形核和弓出形核機(jī)制為再結(jié)晶早期的主要形核機(jī)制；當(dāng)合金經(jīng)1100℃保溫60min時(shí)，無(wú)論是否施加電磁攪拌，合金內(nèi)部的晶粒都由原始柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變，消除了材料組織的各向異性；當(dāng)電磁強(qiáng)度為50mT時(shí)，再結(jié)晶晶粒尺寸有所細(xì)化，而孿晶相關(guān)的晶粒細(xì)化機(jī)制為再結(jié)晶后期的主要機(jī)制。

4、>　　電磁攪拌對(duì)沉積態(tài)拉伸性能的強(qiáng)塑性有很大提高，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到50mT時(shí)，材料沉積態(tài)的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1048MPa，提高了約100MPa，且延伸率能提高22％；固溶和雙級(jí)時(shí)效熱處理后，電磁攪拌對(duì)激光立體成形GH4169合金效果消除，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度成形試樣間的強(qiáng)塑性差異變小，且強(qiáng)度塑性指標(biāo)仍?xún)?yōu)于鍛件標(biāo)準(zhǔn)。
　　電磁攪拌在一定程度上提高了沉積態(tài)試樣的室溫疲勞性能。所有試樣的裂紋源都位于試樣近表面，呈“魚(yú)眼”狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為50mT時(shí)