【摘 要】
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与激光粉末增材制造相比,电弧熔丝增材制造是一种具有高的沉积效率,低成本的成型制造工艺。但是使用该工艺制造Ni625合金构件时,由于其热源的能量密度低,容易导致成型构件精度低,并且在快速加热和冷却的过程中,组织不均匀的问题突出,对Ni625合金增材构件的力学性能和耐腐蚀性能产生不利影响。针对上述问题,本文通过正交试验研究了钨极氩弧(GTA)热源增材过程中工艺参数对成型的影响,分析了Ni625合金沉积
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与激光粉末增材制造相比,电弧熔丝增材制造是一种具有高的沉积效率,低成本的成型制造工艺。但是使用该工艺制造Ni625合金构件时,由于其热源的能量密度低,容易导致成型构件精度低,并且在快速加热和冷却的过程中,组织不均匀的问题突出,对Ni625合金增材构件的力学性能和耐腐蚀性能产生不利影响。针对上述问题,本文通过正交试验研究了钨极氩弧(GTA)热源增材过程中工艺参数对成型的影响,分析了Ni625合金沉积态构件显微组织及力学性能的特征。结果表明:当电流在120-140 A,扫描速度在1.0-2.0 mm/s,送丝速度在1.0-2.0m/min的范围内,扫描速度对沉积层宽度影响最显著,送丝速度对层高影响最显著。当电流为140 A时,薄壁构件的成型良好。对比电弧熔丝增材的薄壁构件和多层多道构件显微组织及力学性能发现:随着沉积高度增加,薄壁构件中的一次枝晶间距由20.9μm逐渐增大至36.2μm,而抗拉强度由703 MPa逐渐降低至650MPa;多层多道构件的一次枝晶间距在20.9μm上下波动,在不同位置的抗拉强度保持在710 MPa上下。说明不同构件中组织分布差异导致了力学性能分布不同。此外发现沉积态的薄壁构件和多层多道构件的组织中都存在着严重的元素偏析以及大量的Laves相。为了消除增材制造沉积态组织中的Laves相以及元素偏析,改善增材构件的耐蚀性能,采用了980℃/1h和1100℃/1h两种工艺对其进行了热处理。结果表明:沉积态Ni625合金的耐蚀性与锻造Ni625合金相比有一定的差距。经过980℃热处理后,由于基体中析出了大量针状δ相,为点蚀的发生提供了更多的形核位点,导致耐蚀性劣化。而1100℃热处理后,腐蚀电位(Ecorr)提高32%,腐蚀电流密度(Icorr)下降52%,耐蚀性显著提高。通过对显微组织分析发现,由于1100℃热处理后再结晶发生,Laves相和δ相溶解,<001>取向性减弱,小角度晶界含量降低,并伴随着大量稳定孪晶界形成。在晶体结构和析出相演变的协同作用下,Ni625合金的耐腐蚀性能得到了显著的提高。力学性能试验表明,沉积态的屈服强度为422 MPa,硬度为235 HV。热处理后Ni625合金的力学性能仍符合ASTM B443标准的使用要求,因此推荐的热处理温度为1100℃。
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