今天上海墨鉅給大家具體介紹一下GH3536高溫合金的性能，希望能讓大家對GH3536這個(gè)材料有更深入的了解與應(yīng)用。這就是上海墨鉅可以為大家做的。

你知道嗎？GH3536高溫合金是一種經(jīng)鉻和鉬元素固溶強(qiáng)化的鐵含量較高的鎳基高溫合金，該合金具有良好的耐蝕性和抗氧化性，在900℃以下可以長期使用，短時(shí)工作溫度高達(dá)1080℃，適用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室部件和其他高溫部件。

目前，人們對于SLM成型金屬部件的研究主要集中于鈦合金、不銹鋼、Inconcel718合金等，對于SLM成型GH3536合金的研究鮮有報(bào)道。因此，筆者以SLM成型GH3536高溫合金為研究對象，對其顯微組織、拉伸性能進(jìn)行了分析與研究，為后續(xù)SLM成型GH3536合金高溫部件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

試樣制備與試驗(yàn)方法

1試樣制備

試驗(yàn)所用金屬粉末為GH3536合金粉末，來源于上海墨鉅特殊鋼有限公司生產(chǎn)的Hastelloy X合金棒材，經(jīng)真空電極感應(yīng)熔化氣霧化技術(shù)制備而成，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 GH3536合金粉末的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

GH3536合金粉末形貌如圖1所示，可見該合金粉末的粒徑為45μm的達(dá)到了85.03％（面積分?jǐn)?shù)），粉末整體球形度良好。

圖1 GH3536合金粉末微觀形貌

SLM成型設(shè)備為德國EOS公司的M280型激光打印機(jī)，成型工藝參數(shù)為：激光功率225W，掃描速率1100mm·s-1，掃描間距0.09mm，鋪粉層厚度40μm，光斑直徑0.1mm。

圖2 SLM成型的GH3536合金棒試樣形貌

SLM成型的GH3536合金試樣如圖2所示。

2試驗(yàn)方法

上海墨 鉅建議采用ZWICK Z400型電子萬能試驗(yàn)機(jī)對GH3536合金試樣進(jìn)行常溫拉伸試驗(yàn)。屈服階段的拉伸速率為1mm·min-1，超過屈服階段的拉伸速率為25mm·min-1。樣品分為縱向樣品和橫向樣品。垂直于襯底的方向是縱向的，平行于襯底的方向是橫向的。選取上海墨 鉅特殊鋼有限公司生產(chǎn)的熱軋黑斯廷洛伊X合金(GH3536合金)進(jìn)行對比試驗(yàn)。對SLM成形的GH3536合金試棒進(jìn)行切割、取樣、預(yù)埋、研磨、拋光、沖蝕(沖蝕液為王水)后，制作金相試樣，用萊卡DMI 5000M光學(xué)顯微鏡(OM)觀察金相組織。采用BRUKER D8先進(jìn)x射線衍射儀(XRD)進(jìn)行相分析。用H-800透射電子顯微鏡(TEM)分析了樣品的微觀結(jié)構(gòu)。采用TESCAN VEGA3掃描電子顯微鏡(SEM)對GH3536合金粉末進(jìn)行了形貌觀察。

試驗(yàn)結(jié)果與討論

1顯微組織

圖3 SLM成型GH3536合金試樣的XRD譜

對SLM成型的GH3356合金試樣進(jìn)行XRD分析得到γ-Ni的衍射峰，如圖3所示，可見試樣基體顯微組織應(yīng)為奧氏體。

圖4 SLM成型GH3536合金試樣的顯微組織形貌

SLM GH3536合金試樣的縱向和橫向切割成型,利用OM觀察垂直和水平的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài),如圖4所示,顯示了樣品表面含有100微米長微裂縫,裂縫主要分布在熔池或整個(gè)池分布和熔池沒有發(fā)現(xiàn)裂紋,裂紋源主要集中在熔池內(nèi),熔池之間和重疊是相對較好。樣品的縱向組織和橫向組織差異較大，橫向組織為帶狀熔池，反映了同一激光層的交叉掃描成形方式。這種掃描方式可以在一定程度上緩解熱應(yīng)力的集中，降低內(nèi)部殘余應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生?？v向組織為魚鱗狀熔池，表現(xiàn)為金屬粉末在SLM成形過程中的疊加。有無序和緊密排列的微晶核在熔池中,這表明樣本內(nèi)部的熱傳導(dǎo)的方向是相對復(fù)雜的SLM形成過程中,金屬粉末是迅速融化和凝固形成微晶核,使熔池中的殘余應(yīng)力較大,這是微裂隙樣例的主要原因。

圖5 SLM成型GH3536合金試樣的TEM形貌

圖5為SLM形成GH3536合金TEM標(biāo)本形態(tài)學(xué),看到在一個(gè)球形微晶晶界池粒子沉積,沉積主要M23C6型脆性沉淀,晶界沉淀主要在三角形,使微晶晶界約束力減弱,由于殘余應(yīng)力的影響在SLM成型樣品,對應(yīng)力集中很敏感,容易導(dǎo)致裂紋萌生,裂紋源從而使熔池產(chǎn)生微裂紋。在實(shí)際應(yīng)用中，上海墨 鉅想告訴你，裂紋缺陷會對零件的性能產(chǎn)生極其不利的影響，應(yīng)該嚴(yán)格避免。根據(jù)金相分析，SLM成形GH3536合金的工藝參數(shù)還需要進(jìn)一步探討，或者可以借助熱等靜壓工藝(HIP)等其他工藝進(jìn)行改進(jìn)。

2拉伸性能

SLM成型GH3536高溫合金試樣的拉伸性能見表2，可見縱向試樣的拉伸性能平均值為：屈服強(qiáng)度525MPa，抗拉強(qiáng)度745MPa，斷后伸長率30％，斷面收縮率31％；橫向試樣的拉伸性能平均值為：屈服強(qiáng)度540MPa，抗拉強(qiáng)度668MPa，斷后伸長率10％，斷面收縮率10％。

表2 SLM成型GH3536合金試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，橫向試樣的綜合力學(xué)性能弱于縱向試樣，各向異性較強(qiáng)。通過對試件微觀結(jié)構(gòu)的分析可知，縱向試件層數(shù)較多，且同一層帶材的延伸距離較短。但水平魚鱗池的層數(shù)較少，同一層的帶狀池長度較長。橫向組織和縱向組織的差異是導(dǎo)致拉伸性能差異的主要原因。

表3 Hastelloy X合金試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

表3為上海墨鉅特殊鋼有限公司生產(chǎn)的Hastelloy X合金熱軋棒材的拉伸試驗(yàn)結(jié)果，對比結(jié)果表明，SLM成型GH3536合金試樣縱向成型的拉伸性能較好，此外相對傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的熱軋GH3536合金試樣，SLM成型的GH3536合金試樣的塑性還需進(jìn)一步的提升。

結(jié)論

(1) SLM成形GH3536合金試樣基體組織為奧氏體，試樣內(nèi)部存在微裂紋。縱向組織形態(tài)和橫向組織形態(tài)差異較大。橫向組織為帶狀熔池，縱向組織為魚鱗熔池。

(2) SLM成形的GH3536合金試樣縱向拉伸性能優(yōu)于橫向;與傳統(tǒng)方法相比，SLM成型的GH3536合金試樣強(qiáng)度較好，塑性較差。

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