大连理工：高抗拉强度、高延伸率GH4099高温合金激光选区熔化研究
选区激光熔化技术具有较高的加热熔化和冷却凝固速率，可以显著减少元素偏析，抑制γ-γ′共晶相的析出，为制备具有精细微观组织和优异力学性能的合金提供快速凝固条件。SLM过程中金属粉末的快速加热和冷却，沉积时GH4099中产生的残余应力容易引起零件的变形。因此为消除残余应力，改善SLM制备GH4099高温合金的组织和力学性能，必须采用合适的热处理工艺。对于SLM制备GH4099高温合金，温度和时间是影响热处理过程中γ′相析出的重要因素。然而对SLM制备GH4099高温合金组织演变和力学性能的研究较少，热处理对γ′相析出行为的影响也未见研究。
大连理工大学材料科学与工程学院在激光选区熔化制备GH4099高温合金领域取得新突破，通过SLM和不同热处理制度制备出抗拉强度超过1200MPa (延伸率约40%)的高温合金。
原文链接: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167813
这项研究采用SLM工艺制备了GH4099高温合金，直接打印样品的显微组织主要为外延生长的柱状晶粒，γ-γ′共晶相的形成受到抑制。固溶处理后，熔池边界和枝晶形态消失，位错密度明显降低。时效处理后在基体中析出了尺寸约为10 nm的γ′相，从而提高了拉伸性能。此外，揭示了SLM GH4099高温合金的显微组织与屈服强度之间的对应关系。讨论了不同强化机制对固溶处理和时效合金力学行为的影响。为SLM工艺制备高性能GH4099高温合金零件提供理论指导。
(a) GH4099高温合金粉末形貌和(b)尺寸分布
简而言之，这项研究系统地调查了热处理对SLM制备GH4099高温合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明SLM制备的GH4099高温合金显微组织主要由外延生长的柱状晶组成，枝晶沿打印方向外延生长，平均枝晶臂间距约为400 nm。1110℃固溶处理后的样品未完全发生静态再结晶，γ-γ′共晶相和γ′相的析出受到抑制。随着时效时间和温度的增加，γ′相的平均尺寸逐渐增大，析出强化效果增大。800℃时效8 h的GH4099合金表现出优良的综合力学性能，室温抗拉强度和伸长率分别为1214.2 MPa和39.1%。
