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合金成分对GH4099合金激光选区熔化成形组织及性能的影响

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粉末冶金工业 2023年第6期33卷 45-52页

作者：楚瑞坤张熹雯霍俊美彭世清毕中南张少明常州钢研极光增材制造有限公司江苏常州213100 钢铁研究总院有限公司北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

通过激光选区熔化成形工艺制备不同成分的GH4099合金试样,研究不同合金成分对组织形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,三组成分GH4099合金打印成形态组织均无明显的缺陷,但经固溶热处理后晶粒等轴化程度有所差异,主要是由于C、Cr、Mo... 详细信息

通过激光选区熔化成形工艺制备不同成分的GH4099合金试样,研究不同合金成分对组织形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,三组成分GH4099合金打印成形态组织均无明显的缺陷,但经固溶热处理后晶粒等轴化程度有所差异,主要是由于C、Cr、Mo、W、Ti等碳化物形成元素差异促使GH4099合金中碳化物特征差异所致。各成分GH4099合金900℃拉伸强度和塑性具有明显的差异,与各合金等轴化程度及其组织中碳化物的分布位置和形态有明显关联,等轴状晶粒晶界非连续分布的碳化物与晶内弥散分布的细小颗粒状M23C6型碳化物有利于保持较高的强度和塑性;初始组织中较高含量的MC型碳化物沿晶界连续分布,钉扎晶界导致晶粒等轴化程度较低,展现强度高、塑性低的特点,断口形貌呈现沿原始柱状晶晶界断裂。Ti元素等促MC型碳化物形成元素对晶粒等轴化不利,同时沿晶界连续分布的MC型碳化物不利于900℃拉伸塑性,Cr、Mo、W等促M_(23)C_6型碳化物形成元素,虽对晶粒等轴化有所影响,但可通过固溶强化提高高温强度,在900℃保持较好的塑性。

关键词：选区激光熔化 GH4099 合金成分碳化物 900℃拉伸

热处理对选区激光熔化成形Ti_(2)AlNb合金组织和力学性能的影响

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粉末冶金工业 2023年第5期33卷 49-56页

作者：楚瑞坤李雯琪张熹雯梁晓波毕中南张少明常州钢研极光增材制造有限公司江苏常州213100 钢铁研究总院有限公司北京100081 太原理工大学山西太原030002 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

通过激光选区熔化成形工艺制备Ti-22Al-25Nb合金,在此基础上研究不同热处理制度对微观组织组成、形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,打印成形态的Ti-22Al-25Nb合金组织具有明显的横纵向差异,呈现沿Z轴向外延生长的柱状晶特征,微观... 详细信息

通过激光选区熔化成形工艺制备Ti-22Al-25Nb合金,在此基础上研究不同热处理制度对微观组织组成、形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,打印成形态的Ti-22Al-25Nb合金组织具有明显的横纵向差异,呈现沿Z轴向外延生长的柱状晶特征,微观组织组成主要为B2相,晶界和晶内均无明显α_(2)和O相析出。当热处理温度升高至1080℃后会发生柱状晶向等轴晶转变,由于晶界对协调塑性变形和抵抗裂纹扩展能力较差,导致其强度较低、塑性较差;在O+α_(2)+B2三相区960℃热处理,可保持柱状晶的形貌特征,晶内二次析出O相板条的尺寸主要与时效温度有关,O相析出尺寸随时效温度降低而减小,弥散析出的多尺度O相起主要强化作用,连续的B2相基体有利于塑性变形,晶界不连续析出相有利于协调塑性变形和抵抗裂纹沿晶扩展,HT2和HT3制度的强度和伸长率更高,断口也呈现明显的韧性断裂特征,最终优选960℃/2 h+820℃/6 h的热处理制度组合,室温拉伸性能可达到Ti_(2)AlNb锻件的力学性能水平。

关键词：选区激光熔化热处理 Ti_(2)AlNb 微观组织室温拉伸

铺粉层厚对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金质量及效率的影响

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中国激光 2021年第10期48卷 46-56页

作者：闫泰起陈冰清唐鹏钧楚瑞坤郭绍庆中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心北京100095 飞而康快速制造科技有限责任公司江苏无锡214145

研究了铺粉层厚对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度、微观组织、拉伸性能及成形效率的影响。实验结果表明,在优化的激光能量密度区间内,30μm低层厚和60μm高层厚下成形的试样致密度均可达到99.00%以上,且具有良好的拉伸性能。但30μ... 详细信息

研究了铺粉层厚对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度、微观组织、拉伸性能及成形效率的影响。实验结果表明,在优化的激光能量密度区间内,30μm低层厚和60μm高层厚下成形的试样致密度均可达到99.00%以上,且具有良好的拉伸性能。但30μm低层厚成形试样的强度略高于60μm高层厚,且30μm低层厚成形试样在平行成形方向的延伸率明显高于60μm高层厚,原因是30μm低层厚成形试样的拉伸裂纹很难在尺寸更小、排布更密集的熔池边界扩展。研究结果还表明,30μm低层厚成形试样的缺陷多分布在熔池边界,而60μm高层厚成形试样的缺陷多分布在熔池内部。此外,在成形质量相近的情况下,高层厚的成形效率约为低层厚的2.7倍。

关键词：激光技术选区激光熔化铺粉层厚致密度拉伸性能成形效率

能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金缺陷及力学性能的影响

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机械工程学报 2020年第24期56卷 96-105页

作者：闫泰起唐鹏钧陈冰清高祥熙楚瑞坤熊华平中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心北京100095 飞而康快速制造科技有限责任公司无锡214145

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律,并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法,统计了试样内部缺陷的类型和尺寸,分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因,得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金... 详细信息

分析了能量密度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响规律,并采用微纳CT检测结合EDS能谱分析的方法,统计了试样内部缺陷的类型和尺寸,分析了缺陷在试样三维层面上的分布规律及产生原因,得出了影响激光选区熔化成形AlSi10Mg合金致密度和内部缺陷的主要因素。结果表明,合适的激光能量输入是获得高致密度的关键,当激光能量密度处于47.62~50.00 J/mm3区间时,试样致密度最高,此时试样中夹杂缺陷消失,孔洞缺陷最大尺寸降至0.056 mm。孔洞缺陷产生原因主要与未熔粉体、空心粉及氧化物有关。在优选激光能量密度区间内成形的AlSi10Mg合金试样,其平均抗拉强度和伸长率分别在294 MPa和8.0%以上,优于铸造AlSi10Mg合金。

关键词：激光选区熔化成形 AlSi10Mg 致密度孔洞缺陷拉伸性能

退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响

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机械工程学报 2020年第8期56卷 37-45页

作者：闫泰起唐鹏钧陈冰清楚瑞坤郭绍庆熊华平中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心北京100095 中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所北京100095 飞而康快速制造科技有限责任公司无锡214145

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中... 详细信息

详细研究了退火温度对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金微观组织和拉伸性能的影响规律。结果表明,退火后的激光选区熔化成形AlSi10Mg合金组织中网状共晶Si发生断裂、粗化;随着退火温度升高,网状共晶Si发生球化,以颗粒状均匀分布在Al基体中,且弥散二次Si粒子也逐渐溶解消失。激光选区熔化成形AlSi10Mg合金经退火后,其延伸率大幅提高,拉伸断口表现出韧性断裂特征。在270~280℃下退火2h,延伸率分别达到15.7%(X/Y向)和12.7%(Z向)以上,且强度保持在一个较高的水平(300MPa),实现了强度/塑性的良好匹配。通过拉伸试样断口分析,认为导致裂纹源萌生的主要原因是未熔粉体、气孔及氧化物等缺陷。

关键词：激光选区熔化 AlSi10Mg合金退火微观组织拉伸性能

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

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金属热处理 2020年第11期45卷 205-210页

作者：计霞楚瑞坤陈志茹汪承杰高桦飞而康快速制造科技有限公司江苏无锡214145

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当... 详细信息

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。

关键词：激光选区熔化 GH3536高温合金显微组织高温拉伸性能

激光选区熔化AlSi10Mg合金退火后的显微组织和断裂韧性研究

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中国激光 2021年第10期48卷 1-9页

作者：唐鹏钧闫泰起李沛勇郭绍庆楚瑞坤陈冰清中国航发北京航空材料研究院铝合金所北京100095 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095 飞而康快速制造科技有限责任公司江苏无锡214145

采用激光选区熔化技术制备了AlSi10Mg合金,研究了退火态合金的显微组织和不同开口方向紧凑拉伸试样的断裂韧性,分析了合金显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:退火态合金中仍存在明显的组织各向异性,不同开口方向试样的断裂韧性出现差... 详细信息

采用激光选区熔化技术制备了AlSi10Mg合金,研究了退火态合金的显微组织和不同开口方向紧凑拉伸试样的断裂韧性,分析了合金显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:退火态合金中仍存在明显的组织各向异性,不同开口方向试样的断裂韧性出现差异;X-Y与Y-Z开口方向试样的断裂韧性相当,其J积分值和裂纹尖端张开位移分别约为430 kJ/m 2和0.8 mm,而Z-Y开口方向试样的仅约为250 kJ/m 2和0.47 mm。由于熔池边界附近的组织相对粗大,小角度晶界比例较高,故Z-Y开口方向试样的裂纹倾向于沿熔池边界扩展,导致断裂韧性较低;而熔池内部组织相对细小,大角度晶界比例较高,因此X-Y与Y-Z开口方向试样在裂纹穿过熔池内部扩展时表现出的断裂韧性更好。

关键词：激光技术激光选区熔化 AlSi10Mg合金显微组织断裂韧性各向异性

热处理工艺对激光熔化沉积TC4钛合金组织性能的影响

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金属热处理 2018年第11期43卷 144-149页

作者：陈志茹计霞楚瑞坤李龙夏承东周德敬银邦金属复合材料股份有限公司江苏无锡214145 飞而康快速制造科技有限公司江苏无锡214145

研究了高能量输入条件下激光熔化沉积（LMD） TC4钛合金在沉积态、去应力退火、热等静压、热等静压＋固溶时效、固溶时效5种状态下的显微组织和室温拉伸性能。结果表明：直接沉积态的TC4合金组织粗大且不均匀,原始β晶内由大量针状马氏... 详细信息

研究了高能量输入条件下激光熔化沉积（LMD） TC4钛合金在沉积态、去应力退火、热等静压、热等静压＋固溶时效、固溶时效5种状态下的显微组织和室温拉伸性能。结果表明：直接沉积态的TC4合金组织粗大且不均匀,原始β晶内由大量针状马氏体α＇相和转变的板条α相组成,综合力学性能低,其纵向抗拉强度仅839 MPa; 650～800℃的去应力退火后,激光熔化沉积成形TC4钛合金的组织中α板条宽度随退火温度的上升先增加后减少,拉伸性能呈现先升高后降低的趋势;热等静压后合金组织为网篮组织;固溶时效后合金组织主要由无序的短棒状α相组成,拉伸性能明显上升,其抗拉强度达到1022 MPa,屈服强度达到909 MPa,伸长率超过9%。

关键词：激光熔化沉积 TC4钛合金显微组织力学性能

退火温度对激光选区熔化成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

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金属热处理 2019年第6期44卷 122-127页

作者：张伟祥唐超兰陈志茹周德敬李龙楚瑞坤广东工业大学机电工程学院广东广州510006 银邦金属复合材料股份有限公司江苏无锡214145 飞而康快速制造科技有限责任公司江苏无锡214145

采用激光选区熔化技术(SLM)制备TC4钛合金,借助光学显微镜、扫描电镜和万能材料试验机等测试手段,研究了退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形TC4样品横截面组织主要由六边形网格分布的等轴晶组成,纵截面主... 详细信息

采用激光选区熔化技术(SLM)制备TC4钛合金,借助光学显微镜、扫描电镜和万能材料试验机等测试手段,研究了退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形TC4样品横截面组织主要由六边形网格分布的等轴晶组成,纵截面主要由外延生长的柱状晶组成,晶粒内部包含大量针状马氏体α’相;随着退火温度的升高,组织内针状马氏体α’相发生分解,α相、β相开始聚集长大,退火温度800℃以上时,组织由魏氏体组织向网篮组织转变;随着退火温度的升高,合金的力学性能宏观呈现强度下降,伸长率上升的规律。综合比较几种退火制度发现,800℃×2 h/FC处理后的TC4合金获得相对最佳的综合力学性能。

关键词： TC4钛合金激光选区熔化退火显微组织力学性能