【摘 要】
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GH4169高温合金在600℃以上具有优异的耐热腐蚀、抗氧化、抗疲劳等性能,所以广泛应用于航空航天等领域。但传统加工制造方法难以满足精尖零件要求,难以制造几何形状复杂的构件,且加工GH4169合金容易造成刀具磨损,增加生产成本。激光熔化沉积技术(Laser Metal Deposition,LMD)制备GH4169合金相比于传统加工方法具有成形效率高、加工灵活性强、不受模具限制、可直接成形所需零部
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GH4169高温合金在600℃以上具有优异的耐热腐蚀、抗氧化、抗疲劳等性能,所以广泛应用于航空航天等领域。但传统加工制造方法难以满足精尖零件要求,难以制造几何形状复杂的构件,且加工GH4169合金容易造成刀具磨损,增加生产成本。激光熔化沉积技术(Laser Metal Deposition,LMD)制备GH4169合金相比于传统加工方法具有成形效率高、加工灵活性强、不受模具限制、可直接成形所需零部件、后处理工序少等优点,所以逐渐成为GH4169高温合金的新型制造方法。本文利用激光熔化沉积技术研究了单向扫描与正交扫描两种扫描策略对GH4169合金沉积试样组织与力学性能的影响。通过对激光熔化沉积过程中产生的残余粉末进行筛分回收利用,研究了激光熔化沉积过程中粉末不同循环回收次数对GH4169合金沉积试样组织与性能的影响。主要研究内容如下:探究了LMD扫描策略对制备GH4169合金组织与性能的影响。研究表明:激光熔化沉积制备GH4169合金沉积层组织为柱状晶,单向扫描策略下柱状晶呈连续外延生长状态,甚至穿过多道沉积层,正交扫描策略下柱状晶连续生长受到抑制。扫描电镜发现两种扫描路径的相组成基本相同,基体为γ相,枝晶间伴随大量Laves相析出。平均一次枝晶臂间距(Primary Dendrite Arm Spacing,PADS)由单向扫描的7.65μm减少到正交扫描的3.88μm,正交扫描有利于减少Laves相的析出,显微硬度由单向扫描的337HV减少到正交扫描的316HV,此外,单向扫描策略沉积试样纵截面孔隙率为0.1%,高于正交扫描策略沉积试样纵截面孔隙率0.07%,正交扫描的抗拉强度与屈服强度要高于单向扫描。开展了GH4169合金LMD粉末循环回收利用的影响试验。试验结果表明:随着粉末循环回收利用次数的增加,粉末平均粒径呈增大趋势,由原始粉末的59.861μm增加到循环四次后的64.144μm,并伴有粉末烧损及卫星球现象。粉末元素含量随循环次数的增加而变化,其中Nb元素含量显著增大,由原始粉末的4.31 wt%增加到循环四次后的7.97 wt%,沉积态组织中Laves相占比增多,孔隙率及孔隙尺寸增加,试样抗拉强度由原始粉末的1046MPa下降到936MPa,抗拉强度降幅达到10.5%。粉末循环回收利用会导致粉末老化,降低激光熔化沉积成形零部件的力学性能。
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