【摘 要】
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Inconel 718高温合金是目前应用最为广泛的高温合金之一。粉末冶金技术是一种高性能材料制造技术,在航空发动机中发挥着越来越重要的作用。采用传统的铸造工艺会导致合金出现疏松和缩孔等铸造缺陷,而采用变形工艺成形的合金会出现组织遗传性、力学性能分散等问题,因而晶粒细小、综合力学性能优异的粉末高温合金成为重点工程应用的首选。本文采用真空感应熔炼惰性气体雾化法(vacuum induction mel
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Inconel 718高温合金是目前应用最为广泛的高温合金之一。粉末冶金技术是一种高性能材料制造技术,在航空发动机中发挥着越来越重要的作用。采用传统的铸造工艺会导致合金出现疏松和缩孔等铸造缺陷,而采用变形工艺成形的合金会出现组织遗传性、力学性能分散等问题,因而晶粒细小、综合力学性能优异的粉末高温合金成为重点工程应用的首选。本文采用真空感应熔炼惰性气体雾化法(vacuum induction melting inert gas atomization,VIGA)制备了 Inconel718预合金粉末,并对预合金粉末进行了表征。通过包套热等静压工艺,制备了 Inconel 718粉末合金。结果发现,VIGA法制备的粉末球形度较好,粉末粒度呈正态分布,此种粉末通过热等静压成形的高温合金中无夹杂物、热诱导孔洞和原始粉末颗粒边界等问题,满足焊接母材的要求。采用氩弧焊和激光焊两种焊接方式对粉末冶金Inconel 718合金进行了焊接,通过OM、SEM、EPMA和EBSD等技术对两种焊接接头的显微组织进行了表征,并通过显微硬度、拉伸性能的测试分析了两种焊接方式的差异。粉末Inconel 718合金固溶+时效态的力学性能接近同牌号锻件水平。粉末Inconel 718合金焊接后发现,由于激光焊能量密度高,热输入小,焊缝金属(weld metal,WM)以及热影响区(heat affected zone,HAZ)与氩弧焊相比较窄,枝晶间距小,晶体织构弱。与氩弧焊相比,经固溶时效处理后激光焊焊缝金属Laves相溶解更多,且在周围析出较多针状δ相,针状δ相与Laves相相连,促进裂纹扩展,恶化焊接接头的力学性能,降低合金塑性。焊接接头硬度和强度与强化相的数量和尺寸以及晶粒尺寸密切相关,当强化相数量较多且尺寸较小,晶粒尺寸较小时,焊接接头硬度越高,强度越高。焊接态强化相少,强度硬度低,固溶时效处理后,强化相数量增加,强度硬度提高。焊接接头伸长率主要与焊接缺陷含量及晶粒尺寸有关,激光焊焊缝处气孔和未熔合粉末多、晶粒尺寸大,且Laves相含量多,激光焊接头伸长率低于氩弧焊。为消除焊接过程中的Laves相和气孔等缺陷,采用均匀化和热等静压处理进行焊后组织调控。结果发现,经均匀化处理后,Laves相消除,焊接接头强度和塑性达到最佳匹配;经热等静压处理后,Laves相得以消除,气孔缺陷得到愈合,提高了合金的力学性能稳定性。
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