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镍基高温合金激光熔凝再铸层的选择性化学溶解机理研究

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镍基高温合金激光熔凝再铸层的选择性化学溶解机理研究

作者：迟长泰东北大学

学位级别：硕士

镍基高温合金因其优良的高温力学性能与化学性能而被广泛应用于航空发动机各种叶片与热端部件上。然而这种材料熔铸性与熔焊性极差,在激光打孔加工时,在气膜孔内壁上易熔融形成再铸层。再铸层内部存在较多的冶金缺陷,如空洞及微裂纹等,... 详细信息

镍基高温合金因其优良的高温力学性能与化学性能而被广泛应用于航空发动机各种叶片与热端部件上。然而这种材料熔铸性与熔焊性极差,在激光打孔加工时,在气膜孔内壁上易熔融形成再铸层。再铸层内部存在较多的冶金缺陷,如空洞及微裂纹等,微裂纹的存在会造成应力集中,直接影响叶片的疲劳强度,严重威胁整个发动机的安全可靠性。目前去除激光再铸层的工艺方法都不便于应用到实际生产中,为实现激光打孔再铸层高效去除,本文研究了多种镍基高温合金的激光再铸层的组织特征,以此为基础研究了激光熔凝再铸层的化学研磨的去除工艺,并对其化学研磨机理做了深入研究。首先,研究了多种镍基高温合金激光再铸层的组织特征,以及再铸层裂纹状态、形成和发展机理。结果表明:与合金基材相比,高温合金的激光再铸层组织明显细化,为胞晶或枝晶组织。高Al+Ti含量DZ125激光再铸层（γ+γ’）共晶等第二相消失,γ’析出减少,并且发生大量开裂,裂纹沿枝晶界向基材与再铸层扩展,但裂纹很少扩展到基材。其次,研究了多种合金的激光再铸层与基材在化学研磨溶液中电化学腐蚀特性。结果表明:不同合金再铸层和基材在同一溶液中电化学腐蚀特性差别较大,DZ125合金再铸层和基材耐腐蚀性差别最大;再铸层的厚度不会影响电化学腐蚀行为;化学研磨组分CuSO4能增强DZ125合金基材钝化保护,FeCl3能加速DZ125再铸层腐蚀研磨速度;当化学研磨溶液在一定浓度以上,DZ125合金激光再铸层耐腐蚀性远远低于基材;DZ125合金激光再铸层经热处理后,再铸层中析出致密的强化相γ’相,耐腐蚀性明显增强,因而激光打孔后需先进行再铸层化学研磨,然后进行叶片热处理工艺。为了实现再铸层化学研磨工业化生产,进行了再铸层溶解动力学实验,得到化学研磨优化工艺条件:化学研磨溶液保温在60℃以上,溶液浓度在90%以上,再铸层的化学研磨高效可靠,并且不损伤合金基体。通过对比研究激光打孔再铸层化学研磨前后合金基材的力学性能,结果表明:化学研磨后的镍基高温合金基材基本力学性能不会降低,并且稳定可靠,同时可提高基材的热疲劳性能和高温持久性能。

关键词：镍基高温合金激光打孔再铸层电化学化学研磨

热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层腐蚀行为的影响

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腐蚀科学与防护技术 2016年第4期28卷 313-318页

作者：迟长泰谢玉江叶威蔺增中国科学院金属研究所沈阳110016 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

通过再铸层微观结构分析、电化学腐蚀行为测试、腐蚀产物X射线衍射分析以及腐蚀表面的扫描电镜观察等分析手段,研究了热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层在化学研磨溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:DZ125合金再铸层主要为枝晶结构,且... 详细信息

通过再铸层微观结构分析、电化学腐蚀行为测试、腐蚀产物X射线衍射分析以及腐蚀表面的扫描电镜观察等分析手段,研究了热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层在化学研磨溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:DZ125合金再铸层主要为枝晶结构,且强化相γ'相析出较少,热处理后再铸层中γ'相析出致密均匀。激光再铸层经热处理后,致密的γ'相增强了再铸层钝化保护能力,并且腐蚀速率明显小于再铸层,腐蚀倾向减小,因而热处理能显著提高激光再铸层在化学研磨溶液中的耐蚀性能。

关键词： DZ125合金激光再铸层热处理 γ’相化学研磨

选区激光熔化成形24CrNiMo合金钢的组织结构与力学性能

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中国激光 2020年第5期47卷 380-390页

作者：杨晨董志宏迟长泰谢玉江彭晓中国科学技术大学材料科学与工程学院安徽合肥230026 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室辽宁沈阳110016 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了24CrNiMo合金钢件,研究了SLM工艺参数对成形合金钢件显微组织、致密度、硬度及拉伸性能的影响。结果表明:成形合金钢的显微组织由回火马氏体和少量残余奥氏体组成;随着激光功率增大和扫描速度降低,熔池... 详细信息

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了24CrNiMo合金钢件,研究了SLM工艺参数对成形合金钢件显微组织、致密度、硬度及拉伸性能的影响。结果表明:成形合金钢的显微组织由回火马氏体和少量残余奥氏体组成;随着激光功率增大和扫描速度降低,熔池体积增大,冷却速度降低,回火马氏体板条粗化,热影响区变宽,合金钢的硬度降低;同时,成形合金钢内未熔合孔洞减少,致密度增加;当激光功率为320 W、扫描速度为750 mm/s时,合金钢的致密度最高,为99.93%;当激光功率为320 W、扫描速度为950 mm/s时,成形合金钢的拉伸性能最佳,其抗拉强度和屈服强度分别为1362 MPa和1252 MPa,延伸率为16.2%。在合适的激光成形参数下,SLM成形24CrNiMo合金钢的综合力学性能明显优于铸态合金钢。

关键词：激光技术选区激光熔化合金钢显微组织致密度力学性能

Cr含量对激光增材制造12CrNi2合金钢的组织结构的影响

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材料研究学报 2018年第11期32卷 827-833页

作者：董志宏亢红伟谢玉江迟长泰彭晓中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院合肥230026 南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063

对商用12CrNi2合金钢粉末进行激光增材制造时发现,在沉积态合金钢内部产生了大量的孔洞。这种孔洞的形成,主要与溶池中的O与C反应生成的气泡有关。合金钢粉末中增加Cr量后,它因与O亲和力大而在溶池中优先"捕捉"O析出Cr_2O_3,有效地抑制... 详细信息

对商用12CrNi2合金钢粉末进行激光增材制造时发现,在沉积态合金钢内部产生了大量的孔洞。这种孔洞的形成,主要与溶池中的O与C反应生成的气泡有关。合金钢粉末中增加Cr量后,它因与O亲和力大而在溶池中优先"捕捉"O析出Cr_2O_3,有效地抑制了成形合金钢中孔洞的形成;Cr_2O_3的析出使成形合金钢铁素体和奥氏体的组织细化,提高了合金钢的显微硬度。

关键词：金属材料组织结构激光增材制造 Cr含量合金钢

镍基高温合金DZ125激光再铸层化学研磨的实验研究

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燃气涡轮试验与研究 2016年第4期29卷 32-37,62页

作者：迟长泰谢玉江叶威蔺增中国科学院金属研究所沈阳110016 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110014

研究了镍基高温合金DZ125激光再铸层组织特征、电化学腐蚀行为,并分析了再铸层化学研磨的优化条件,测试了研磨后基体的热疲劳性能。研究发现,DZ125合金激光再铸层主要为枝晶结构,且强化相γ′相析出较少,激光再铸层的耐腐蚀性能明显弱于... 详细信息

研究了镍基高温合金DZ125激光再铸层组织特征、电化学腐蚀行为,并分析了再铸层化学研磨的优化条件,测试了研磨后基体的热疲劳性能。研究发现,DZ125合金激光再铸层主要为枝晶结构,且强化相γ′相析出较少,激光再铸层的耐腐蚀性能明显弱于DZ125合金基体。化学研磨溶液保温在60℃以上、浓度在90%以上时,再铸层的化学研磨高效可靠,研磨后基体表面光滑,无明显腐蚀发生,且基体的热疲劳性能得到明显改善。

关键词：航空材料 DZ125合金激光再铸层 γ′相化学研磨研磨溶液电化学热疲劳

回火对激光增材制造12CrNi2合金钢显微组织和力学性能的影响

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材料热处理学报 2020年第2期41卷 59-66页

作者：张炜董志宏亢红伟谢玉江迟长泰彭晓中国科学技术大学材料科学与工程系安徽合肥230026 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室辽宁沈阳110016 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

以12CrNi2合金钢粉末为原料,采用激光熔化沉积技术制备了12CrNi2合金钢。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和拉伸试验等研究了合金钢经不同热处理后的组织和性能。结果表明:制备的12CrNi2合金钢的组织主要由铁素体和少量奥氏体岛组... 详细信息

以12CrNi2合金钢粉末为原料,采用激光熔化沉积技术制备了12CrNi2合金钢。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和拉伸试验等研究了合金钢经不同热处理后的组织和性能。结果表明:制备的12CrNi2合金钢的组织主要由铁素体和少量奥氏体岛组成,经860℃淬火处理后转变为板条马氏体组织,合金的抗拉强度和屈服强度明显增加但伸长率显著降低。经200℃~500℃回火2 h后,随回火温度的升高,马氏体板条特征逐渐消失,不同类型碳化物不同程度析出,这导致合金钢抗拉强度和屈服强度连续降低而伸长率有所提高。

关键词：激光增材制造合金钢回火显微组织力学性能

O含量对激光增材制造12CrNi2合金钢组织结构及力学性能的影响

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应用激光 2018年第1期38卷 1-6页

作者：董志宏亢红伟谢玉江迟长泰彭晓中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室辽宁沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院安徽合肥230026 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

对两种不同O含量(5 300ppm和350ppm)的12CrNi2合金钢粉末进行了激光增材制造(LAM)成形,发现低O含量合金钢粉成形后抑制了孔洞及氧化物夹杂形成,导致合金钢抗拉强度和延伸率明显提高。

关键词：激光增材制造 12CrNi2合金钢 O含量显微组织抗拉强度

沟胫天牛亚科与锯天牛亚科成虫口器形态比较研究

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沟胫天牛亚科与锯天牛亚科成虫口器形态比较研究

作者：刘长泰广西大学

学位级别：硕士

等温淬火对激光增材制造12CrNi2合金钢组织和拉伸性能的影响

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激光与光电子学进展 2020年第9期57卷 107-114页

作者：亢红伟董志宏张炜谢玉江迟长泰彭晓中国科学技术大学材料科学与工程学院安徽合肥230026 中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护实验室辽宁沈阳110016 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

采用激光增材制造技术制备了12CrNi2合金钢,其主要由铁素体基体和少量残余奥氏体组成,沉积层间热影响区边界明显,与沉积层内部组织相比,其内铁素体粗化而奥氏体减少。经过等温淬火热处理后,沉积态合金钢组织不均匀性消除,同时,强度亦得... 详细信息

采用激光增材制造技术制备了12CrNi2合金钢,其主要由铁素体基体和少量残余奥氏体组成,沉积层间热影响区边界明显,与沉积层内部组织相比,其内铁素体粗化而奥氏体减少。经过等温淬火热处理后,沉积态合金钢组织不均匀性消除,同时,强度亦得到明显提高。还报道了贝氏体组织形貌特征随等温淬火温度与时间变化的演化规律及其对成形合金钢屈服/抗拉强度与延伸率的影响机制,提出了获得综合力学性能最优的热处理条件。

关键词：激光光学激光增材制造合金钢等温淬火显微组织力学性能