GH3536 sulami keemiline koostis ja kuumtöötlusprotsess
GH3536 sulam on niklipõhine kõrgtemperatuuriline sulam, mis on peamiselt tahke lahus, mida on tugevdatud kroomi ja molübdeeniga (vastav kaubamärk on Hastelloy-X). Sellel on hea oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlus ning siiski mõõdukas vastupidavus ja roometugevus 900 kraadi juures. , sobib kõrge temperatuuriga teenindusstruktuuride kuumotsa komponentide, nagu sabakoonused, keerisväljalasketorud ja põlemisdüüside korpused, tootmiseks. Kuid selliste osade kuju on keeruline ja sees on sageli voolukanalid või poorsed struktuurid. Traditsioonilised protsessid on enamasti valmistatud mitmest keevisõmblusest, mis mitte ainult ei ole raske tagada mõõtmete täpsust, vaid mõjutab ka gaasivoolu stabiilsust. Isegi täppissepistamise abil on raske täita töötleva tööstuse vajadusi. Selektiivlasersulatus (SLM) on tehnoloogia, mis kasutab laserit soojusallikana, et saavutada väga keeruliste osade integreerimine, sulatades metallipulbri kihte punkt-punktilt, kattudes rida-realt ning tahkudes ja akumuleerides kiht-kihilt. "Near net shape" tehnoloogia on lahendanud pudelikaela probleemi, mis piirab GH3536 sulamist osade töötlemist. Kuna aga sulamipulber peab SLM-i moodustamise protsessis teatud väga lühikese interaktsiooniaja jooksul lõpule viima sulamise, tahkumise ja jahutamise, põhjustab lokaalsest soojussisendist põhjustatud ülikõrge temperatuurigradient ja tahkestumise käigus tekkiv suur jääkpinge sulami struktuursed vead. eraldamine koostisosadega. Seetõttu vajavad selektiivse lasersulatusega vormitud osad tavaliselt järelkuumtöötlust, et parandada sulami sisemisi defekte, reguleerida mikrostruktuuri koostist ja struktuuri ning parandada sulami mehaanilisi omadusi.
Eksperimentaalne materjali valik
Selles katses kasutatakse SLM-i sadestamise toorainena aerosoolitud sfäärilist GH3536 sulamipulbrit. Sulami pulbri keemiline koostis on näidatud alloleval joonisel, mis vastab GH3536 kõrgtemperatuurse sulami koostise nõuetele GB/T14992-2005.
Tulemuste analüüs
(1) GH3536 sulami toatemperatuuri tõmbeomadused erinevates kuumtöötlusolekutes
Toatemperatuuri tõmbekatsed viidi läbi eri suundades valmistatud SLM-, ST- ja HIP-proovidega ning võrreldi neid tööstusstandardiga HB 5497-1992. Kolme katsekeha tõmbetugevus ja voolavuspiir toatemperatuuril risti/pikisuunas ületavad kõik sepistamisstandardite nõuded, kuid pikenemine on erinev. SLM-keha tõmbetugevus ristisuunas on 769 MPa, mis on 58 MPa suurem kui pikisuunas; põiki voolavuspiir on 465 MPa, mis on 44 MPa kõrgem kui pikisuunas; pikisuunaline pikenemine on 27,81%, mis on 7,21% suurem kui põikisuunas; st SLM-i proovikeha toatemperatuuril Tõmbeomadustes on anisotroopsus. Nagu me kõik teame, ei mõjuta sulamite tõmbeomadusi mitte ainult materjalile omased omadused, vaid need on seotud ka mikrostruktuuriga. SLM-i moodustatud proovide puhul tuleb arvestada sulakogumi piiri mõjuga. SLM-i proovi mikrostruktuuri võib pidada "sulamiskogumi piiride ülipeente sambakujuliste alamterade" järkjärguliseks jaotumiseks. Üldiselt võib öelda, et mida väiksemad terad, seda suurem on tõmbetugevus ja parem plastilisus. Sulabasseini piiriga ümbritsetud ala koosneb õhukestest sammaskristalliitidest, mis on ühtlaselt jaotunud, tagades SLM-proovi kõrge tugevuse ja hea plastilisuse. Ruumiliselt jaotunud sulabasseini piir mõjutab aga oluliselt SLM-i proovi plastilisust. Kuna sulabasseini piirde enda sidumisomadused on nõrgemad kui terapiiri oma ja sulabasseini kattumise alal on sulakogumi piiril kohalik "jämeteraline ala", muutub sulabasseini piir nõrgaks alaks. proovi. Kui SLM-i proov läbib plastilise deformatsiooni, libiseb see eelistatavalt mööda sulabasseini piiri. Sulabasseini piiride arv (pikkus) proovi pikilõikes pindalaühiku kohta on palju suurem kui põikilõikes, mis tähendab, et kui SLM-proovi pikisuunas venitada, on plastiline deformatsioon kergem toimuda. nii et see näitab rohkem makroskoopilisi omadusi. Suurepärane venivus, kuid tõmbetugevus on veidi väiksem kui põikisuunas.
ST katsekeha tõmbetugevus ja voolavuspiir ristisuunas on vastavalt 695 ja 382 MPa ning pikenemine 31,13%. Mehaanilised omadused piki pikisuunas on põhiliselt samad, mis põikisuunas, mis on kooskõlas tähelepanekuga, et põiki/pikisuunaline mikrostruktuur on sarnane. Sulamisbasseini piiri kõrvaldamine on ST-keha tõmbeomaduste anisotroopia kadumise peamine põhjus. Tahke lahusega töötlemine kõrvaldab sellised defektid nagu poorid ja praod ladestatud proovis ning kõrgtemperatuuriline töötlemine soodustab austeniidi sisalduse suurenemist struktuuris, mille tulemuseks on ST-proovi pikenemine külgmise prooviga võrreldes märkimisväärselt. SLM-i proovi pikenemine. Kasv 10,53%. Tahke lahusega töötlemine põhjustab aga sulami terade ümberkristalliseerumist ja kõrgetel temperatuuridel kasvamist, mille tulemuseks on tõmbemurdetugevuse ja voolavustugevuse oluline vähenemine. HIP proovikeha toatemperatuuril mehaaniline tõmbekäitumine on sarnane ST proovi omaga, kuid põiki/pikisuunaline tõmbetugevus on ligikaudu 728 MPa ja voolavuspiir on 429 MPa. Kuigi tõmbetugevus on umbes 41 MPa madalam kui SLM-proovi põikisuunaline tõmbetugevus, on see 11 MPa kõrgem kui selle pikisuunaline tõmbetugevus. Pikenemismäär ulatub 38, 65% -ni, mis on 7, 52% kõrgem kui ST proovil ja 38, 9% kõrgem kui SLM proovi pikisuunaline pikenemine. HIP proovi tugevus ei langenud oluliselt nagu ST proovil, mis oli peamiselt tingitud sulami sisemiste defektide kõrvaldamisest ja terade piiride morfoloogia muutumisest.
Ühest küljest on proovi tihedus pärast kuumisostaatilist pressimist suurem kui ST proovil; teisest küljest võib HIP-proovi tera piiril sadestunud ketitaoline M23C6 tõhusalt takistada dislokatsiooni liikumist deformatsiooniprotsessi ajal, parandades seega sulami tugevust. Kuigi terapiiri karbiidid võivad rabeda faasina tõmbeprotsessi käigus kergesti saada pragude allikaks, takistavad nende moodustunud siksakilised kõverad terapiirid pragude teket ja laienemist. Selle põhjuseks on asjaolu, et sakilised kumerad terade piirid on ebaühtlased, põhjustades külgnevate terade kristalltasandite vahelist blokeerumist. Terade piiridel on deformatsiooniprotsessi käigus raske üksteisest libiseda, mis sunnib suurema tugevusega graanulisiseseid osi deformatsioonis osalema, mille tulemusena toimub terade piiridel pinge lõdvenemine, mis takistab pragude teket. Uuringud on näidanud, et pragude levimisprotsessi ajal võivad sakilised terade piirid põhjustada prao ja terade liidese vahelise nurga hälbimise esialgsest langemisnurgast, muutes pragude levimise tee piki liidest keerukamaks ja karmimaks. See tähendab, et sakilised kumerad terade piirid muudavad pragude levimise tõenäolisemalt läbi tera liidese, mitte ei levi mööda tera piirpinda, tugevdades seeläbi sulamit.
(2) GH3536 sulami toatemperatuuri tõmbemurdumise morfoloogia analüüs erinevates kuumtöötlusolekutes
Kolme proovi murdumismehhanismid on kõik mikropooridega agregeeritud plastilised murrud, mille elliptilised võrdseteljelised lohud on jaotatud piki murdepinda, kuid lohkude suurus ja sügavus on erinevad. Nende hulgas on SLM-proovi lohkude struktuur väga väike, keskmise läbimõõduga vaid umbes 0,5 μm ja madala sügavusega. Samuti võib täheldada kulumispragusid sulabasseini piires ja sulabasseini Gaussi kaarepind on selgelt nähtav, mis näitab, et praod algavad ja laienevad piki sulabasseini piiri. See tõestab ka teisest vaatenurgast, et sulabasseini piir on organisatsiooni mehaanika oluline komponent. Nõrgad jõudluspiirkonnad. Põiksuunalise SLM-i proovi plastilise deformatsiooni käigus hävitab kohalik pingekontsentratsioon aatomite sidumisjõu ja moodustab poorid. Deformatsiooni jätkudes kasvavad need mikropoorid ja ühenduvad üksteisega, moodustades pragusid. Väikese koguse pisikeste lohkude olemasolu viitab sellele, et proovi murdumine on siin tingitud SLM-i moodustumise käigus tekkinud mikropragude laienemisest, mis deformatsiooniprotsessi käigus toimuvas plastilises deformatsioonis vähem osalevad, mistõttu on SLM-proov madalam. ristisuunas. pikenemine.
ST-proovi murdepinna lohkude suurus on {{0}}.8-1,0 μm ja on ühtlaselt jaotunud, mis näitab transgranulaarset lohku tüüpi murdumist, mis viitab sellele, et sulamil on hea pikenemine. Pärast kuumisostaatilist pressimist suurenes HIP-proovi murdepinnal olevate lohkude arv märkimisväärselt ja suurus suurenes ka umbes 2 μm-ni. Võrreldes SLM-i proovidega, soodustab siksak-kõverate terapiiride olemasolu ümbritsevas maatriksis libisemissüsteemi aktiveerimist, vähendab pingekontsentratsiooni terade piiridel ja soodustab plastilise deformatsiooni ühtlast jaotumist. Seetõttu näitab HIP-proov parimat toatemperatuuril tõmbetugevust. jõudlus, mis on kooskõlas ülalmainitud tõmbekatse tulemustega. Kui tõmbematerjal on hea plastilisusega, on erineva orientatsiooniga terade vaheline sidumisjõud suurem, põhjustades nihestuste tekkimist pärast seda, kui need libisevad mööda mitut ristuvat libisemistasandit korraga. See peegeldab ka seda, et HIP-proovil on suurepärane plastilise deformatsiooni võime.
Kokkuvõtteks
(1) Selektiivse lasersulatamise teel moodustunud sulamist GH3536 sadestatud proovi mikrostruktuur koosneb peamiselt sulatatud basseini piiridest ja ülipeentest sammaskujulistest alamteradest. Sulabasseinis on sadestamise suunas kalade skaalaga sarnane jaotus, mis ilmselt erineb ribataolisest jaotusest laserskaneerimise suunas. Sees on väike hulk poore ja korrastamata mikropragusid.
(2) Pärast seda, kui SLM-i proove töödeldi tahke lahusega töötlemise ja kuumisostaatilise pressimisega, on sulamiproovide sulakogumi piiride morfoloogia kadunud. ST tihedus on 3, 9% kõrgem kui SLM-i proovil ja mikrostruktuur koosneb vahelduvalt jaotunud erineva suurusega võrdseteljelistel teradest, ilma teise faasi sademeteta. HIP proovi mikrostruktuur on sarnane ST proovi omaga, tihedusega 94,1%.
(3) Kolme katsekeha murrud on kõik tüüpilised lohu tüüpi murrud. SLM-kehade tõmbeomadused on anisotroopsed, mis on tingitud sadestamisprotsessi käigus tekkinud sulabasseini piiri erinevast jaotusest risti/vertikaalses suunas. ST katsekeha tõmbetugevus ja voolavuspiir vähenesid, kuid venivus suurenes 31,13%-ni. Tõmbetugevus ja voolavuspiir vähenesid vähem ning venivus ulatus 38,65%-ni, mis on seotud HIP protsessi käigus tekkinud kõverate terapiiridega.
