Cyfansoddiad cemegol aloi GH3536 a phroses trin gwres
Mae aloi GH3536 yn aloi tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel yn bennaf hydoddiant solet wedi'i gryfhau â chromiwm a molybdenwm (y brand cyfatebol yw Hastelloy-X). Mae ganddo ymwrthedd ocsideiddio da a gwrthiant cyrydiad, ac mae ganddo wydnwch cymedrol a chryfder ymgripiad o hyd ar 900 gradd. , sy'n addas ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau pen poeth o strwythurau gwasanaeth tymheredd uchel, megis conau cynffon, pibellau gwacáu fortecs, a gorchuddion ffroenell hylosgi. Fodd bynnag, mae siâp rhannau o'r fath yn gymhleth, ac yn aml mae sianeli llif neu strwythurau mandyllog y tu mewn. Mae prosesau traddodiadol yn cael eu gwneud yn bennaf o welds lluosog, sydd nid yn unig yn anodd sicrhau cywirdeb dimensiwn, ond hefyd yn effeithio ar sefydlogrwydd y llif nwy. Hyd yn oed trwy ffugio manwl gywir, mae'n anodd Diwallu anghenion y diwydiant gweithgynhyrchu. Mae toddi laser dewisol (SLM) yn dechnoleg sy'n defnyddio laser fel ffynhonnell wres i integreiddio rhannau cymhleth iawn trwy doddi haenau powdr metel fesul pwynt, gorgyffwrdd fesul llinell, a chadarnhau a chronni fesul haen. Mae technoleg "ger siâp net" wedi datrys y broblem dagfa sy'n cyfyngu ar brosesu rhannau aloi GH3536. Fodd bynnag, gan fod angen i'r powdr aloi gwblhau toddi, solidoli ac oeri o fewn amser rhyngweithio byr iawn penodol yn ystod y broses ffurfio SLM, bydd y graddiant tymheredd uchel iawn a achosir gan fewnbwn gwres lleol a'r straen gweddilliol mawr a gynhyrchir yn ystod y broses solidoli yn arwain at diffygion strwythurol yn yr aloi. gwahanu gyda chynhwysion. Felly, mae rhannau toddi laser dethol a ffurfiwyd fel arfer yn gofyn am driniaeth ôl-wres i atgyweirio diffygion mewnol yr aloi, rheoleiddio cyfansoddiad a strwythur y microstrwythur, a gwella priodweddau mecanyddol yr aloi.
Dewis deunydd arbrofol
Mae'r arbrawf hwn yn defnyddio powdr aloi GH3536 sfferig aerosolized fel y deunydd crai ar gyfer dyddodiad SLM. Dangosir cyfansoddiad cemegol y powdr aloi yn y ffigur isod, sy'n bodloni gofynion cyfansoddiad aloi tymheredd uchel GH3536 yn GB/T14992-2005.
Dadansoddiad o ganlyniadau
(1) Priodweddau tynnol tymheredd ystafell aloi GH3536 mewn gwahanol gyflyrau triniaeth wres
Cynhaliwyd profion tynnol tymheredd ystafell ar sbesimenau SLM, sbesimenau ST a sbesimenau HIP a baratowyd i wahanol gyfeiriadau, a'u cymharu â'r safon ddiwydiannol HB 5497-1992. Mae cryfder tynnol a chryfder cynnyrch y tri sbesimen yn y cyfeiriad traws / hydredol ar dymheredd yr ystafell i gyd yn fwy na gofynion safonau ffugio, ond mae'r elongation yn wahanol. Cryfder tynnol y sbesimen SLM yn y cyfeiriad traws yw 769 MPa, sef 58 MPa yn uwch na hynny yn y cyfeiriad hydredol; cryfder y cynnyrch ardraws yw 465 MPa, sef 44 MPa yn uwch na hynny yn y cyfeiriad hydredol; yr elongation hydredol yw 27.81%, sydd 7.21% yn uwch na hynny yn y cyfeiriad traws; hynny yw, y sbesimen SLM ar dymheredd ystafell Mae anisotropi yn yr eiddo tynnol. Fel y gwyddom i gyd, nid yn unig y mae nodweddion tynnol aloion yn cael eu heffeithio gan nodweddion cynhenid y deunydd, ond hefyd yn gysylltiedig â'r microstrwythur. Ar gyfer samplau SLM, rhaid ystyried dylanwad ffin y pwll tawdd. Gellir ystyried microstrwythur y sampl SLM fel cyfansoddiad dosbarthiad graddol o "ffin pwll toddi-is-graenau colofnol ultrafine". A siarad yn gyffredinol, y lleiaf yw'r grawn, yr uchaf yw'r cryfder tynnol a'r gorau yw'r plastigrwydd. Mae'r ardal sydd wedi'i hamgylchynu gan ffin y pwll tawdd yn cynnwys crisialau colofnog main, sydd wedi'u dosbarthu'n gyfartal, gan sicrhau cryfder uchel a phlastigrwydd da sampl SLM. Fodd bynnag, bydd ffin y pwll tawdd a ddosberthir yn ofodol yn effeithio'n fawr ar blastigrwydd sampl SLM. Gan fod perfformiad bondio ffin y pwll tawdd ei hun yn wannach na'r ffin grawn, a bod "ardal grawn bras" leol yn ffin y pwll tawdd yn ardal gorgyffwrdd y pwll tawdd, mae ffin y pwll tawdd yn dod yn ardal wan o y sampl. Pan fydd y sbesimen SLM yn cael ei ddadffurfio plastig, bydd yn ffafrio llithro ar hyd ffin y pwll tawdd. Mae nifer y ffiniau pyllau tawdd (hyd) yn adran hydredol y sampl fesul ardal uned yn llawer mwy na'r hyn yn yr adran ardraws, sy'n golygu pan fydd y sampl SLM yn cael ei ymestyn ar hyd y cyfeiriad hydredol, mae'n haws symud ymlaen â dadffurfiad plastig, felly mae'n dangos mwy o briodweddau macrosgopig. Elongation ardderchog, ond mae'r cryfder tynnol ychydig yn is nag yn y cyfeiriad traws.
Cryfder tynnol a chryfder cynnyrch y sbesimen ST yn y cyfeiriad traws yw 695 a 382 MPa yn y drefn honno, ac mae'r elongation yn 31.13%. Mae'r priodweddau mecanyddol ar hyd y cyfeiriad hydredol yn eu hanfod yr un fath â'r rhai yn y cyfeiriad traws, sy'n gyson â'r sylw bod y microstrwythur traws/hydredol yn debyg. Dileu ffin y pwll toddi yw'r prif reswm dros ddiflaniad yr anisotropi yn eiddo tynnol y sbesimen ST. Mae triniaeth datrysiad solet yn dileu diffygion megis mandyllau a chraciau yn y sampl a adneuwyd, a bydd triniaeth tymheredd uchel yn hyrwyddo'r cynnydd yn y swm o austenite yn y strwythur, gan arwain at gynnydd sylweddol yn elongation y sampl ST, o'i gymharu â'r ochrol. elongation y sampl SLM. Cynnydd o 10.53%. Fodd bynnag, bydd triniaeth hydoddiant solet yn achosi i'r grawn aloi ailgrisialu a thyfu ar dymheredd uchel, gan arwain at ostyngiad sylweddol yn y cryfder torri asgwrn tynnol a chryfder y cynnyrch. Mae ymddygiad mecanyddol tynnol tymheredd ystafell y sbesimen HIP yn debyg i un y sbesimen ST, ond mae cryfder tynnol traws/hydredol oddeutu 728 MPa a chryfder y cynnyrch yw 429 MPa. Er bod y cryfder tynnol tua 41 MPa yn is na chryfder tynnol traws y sbesimen SLM, mae 11 MPa yn uwch na'i gryfder tynnol hydredol. Mae'r gyfradd elongation yn cyrraedd 38.65%, sydd 7.52% yn uwch na chyfradd y sampl ST a 38.9% yn uwch na chyfradd elongation hydredol y sampl SLM. Nid oedd cryfder y sampl HIP yn gostwng yn sylweddol fel y sampl ST, a oedd yn bennaf oherwydd dileu diffygion mewnol yn yr aloi a'r newid mewn morffoleg ffin grawn.
Ar y naill law, mae dwysedd y sampl ar ôl gwasgu isostatig poeth yn uwch na'r sampl ST; ar y llaw arall, gall y M23C6 tebyg i gadwyn a waddodir ar ffin grawn y sampl HIP rwystro'r symudiad dadleoli yn effeithiol yn ystod y broses anffurfio, gan wella cryfder yr aloi. Er y gall carbidau ffin grawn, fel cyfnod brau, ddod yn ffynhonnell craciau yn hawdd yn ystod y broses tynnol, bydd y ffiniau grawn crwm igam-ogam a ffurfiwyd ganddynt yn rhwystro cychwyn ac ehangu craciau. Mae hyn oherwydd bod y ffiniau grawn crwm garw yn anwastad, gan achosi'r effaith gyd-gloi rhwng awyrennau grisial grawn cyfagos. Mae'n anodd i'r ffiniau grawn lithro rhwng ei gilydd yn ystod y broses anffurfio, gan orfodi'r rhannau mewngronynnol cryfder uwch i gymryd rhan yn yr anffurfiad, gan arwain at ymlacio straen ar ffiniau grawn, gan rwystro cychwyn craciau. Mae astudiaethau wedi dangos, yn ystod y broses lluosogi crac, y gall y ffiniau grawn danheddog achosi'r ongl rhwng y crac a'r rhyngwyneb grawn i wyro oddi wrth ei ongl digwyddiad cychwynnol, gan wneud y llwybr lluosogi crac ar hyd y rhyngwyneb yn fwy cymhleth a garw. Mae hyn yn golygu bod y ffiniau grawn crwm garw yn gwneud craciau yn fwy tebygol o luosogi trwy'r rhyngwyneb grawn yn hytrach na lluosogi ar hyd y rhyngwyneb grawn, gan gryfhau'r aloi i bob pwrpas.
(2) Dadansoddiad o forffoleg torasgwrn tynnol tymheredd ystafell o aloi GH3536 mewn gwahanol gyflyrau triniaeth wres
Mae mecanweithiau torri asgwrn y tri sampl i gyd yn doriadau hydwyth wedi'u hagregu â micropore, gyda dimples equiaxed eliptig wedi'u dosbarthu ar hyd wyneb y toriad, ond mae maint a dyfnder y pylau yn wahanol. Yn eu plith, mae strwythur dimple y sampl SLM yn fach iawn, gyda diamedr cyfartalog o ddim ond tua 0.5 μm a dyfnder bas. Gellir gweld gwisgo craciau terfyn pwll tawdd hefyd, ac mae wyneb arc Gaussian y pwll tawdd i'w weld yn glir, gan nodi bod y craciau'n cychwyn ac yn ehangu ar hyd ffin y pwll tawdd. Mae hyn hefyd yn profi o safbwynt arall bod ffin y pwll tawdd yn elfen bwysig o fecaneg sefydliadol. Meysydd perfformiad gwan. Yn ystod proses anffurfio plastig y sbesimen SLM traws, bydd y crynodiad straen lleol yn dinistrio grym bondio atomau ac yn ffurfio mandyllau. Wrth i'r anffurfiad barhau, mae'r micropores hyn yn tyfu ac yn cysylltu â'i gilydd i ffurfio craciau. Mae bodolaeth ychydig bach o dimples bach yn dangos bod toriad y sampl yma oherwydd ehangu microcracks a ffurfiwyd yn ystod y broses ffurfio SLM, sy'n cymryd llai o ran mewn dadffurfiad plastig yn ystod y broses anffurfio, gan achosi i'r sampl SLM fod yn is. yn y cyfeiriad traws. hiraeth.
Maint y dimples ar wyneb hollt y sampl ST yw {{0}}.8-1.0 μm ac mae wedi'i ddosbarthu'n gyfartal, gan ddangos nodweddion torasgwrn math trawsgronynnog-dimpl, sy'n awgrymu bod gan yr aloi elongation da. Ar ôl triniaeth wasgu isostatig poeth, cynyddodd nifer y pylau ar wyneb torri asgwrn y sampl HIP yn sylweddol, a chynyddodd y maint hefyd i tua 2 μm. O'i gymharu â sbesimenau SLM, bydd bodolaeth ffiniau grawn crwm igam-ogam yn hyrwyddo gweithrediad y system slip yn y matrics amgylchynol, yn lleihau'r crynodiad straen ar y ffiniau grawn, ac yn hyrwyddo dosbarthiad unffurf anffurfiad plastig. Felly, mae'r sbesimen HIP yn dangos cryfder tynnol tymheredd ystafell gorau. perfformiad, sy'n gyson â chanlyniadau'r profion tynnol a grybwyllwyd uchod. Pan fydd gan y deunydd tynnol blastigrwydd da, mae'r grym rhwymo rhwng grawn â chyfeiriadedd gwahanol yn fwy, gan achosi dadleoliadau i ffurfio ar ôl iddynt lithro ar hyd sawl awyren slip croestorri ar yr un pryd. Mae hyn hefyd yn adlewyrchu o'r ochr bod gan y sampl HIP allu anffurfio plastig Ardderchog.
i gloi
(1) Mae microstrwythur y sampl a adneuwyd gan aloi GH3536 a ffurfiwyd gan doddi laser dethol yn bennaf yn cynnwys ffiniau pyllau tawdd ac is-graenau colofnog iawn. Mae'r pwll tawdd yn cyflwyno dosbarthiad pysgod tebyg i raddfa ar hyd y cyfeiriad dyddodiad, sy'n amlwg yn wahanol i'r dosbarthiad tebyg i stribedi yn y cyfeiriad sganio laser. Mae yna nifer fach o fandyllau a micro-graciau anhrefnus y tu mewn.
(2) Ar ôl i'r samplau SLM gael eu trin â thriniaeth datrysiad solet a gwasgu isostatig poeth, mae morffoleg ffin pwll tawdd y samplau aloi wedi diflannu. Mae dwysedd ST 3.9% yn uwch na dwysedd y sampl SLM, ac mae'r microstrwythur yn cynnwys grawn hafal o wahanol feintiau a ddosberthir bob yn ail gam, heb unrhyw wlybaniaeth ail gam. Mae microstrwythur y sampl HIP yn debyg i un y sampl ST, gyda dwysedd o 94.1%.
(3) Mae holl doriadau'r tri sbesimen yn doriadau nodweddiadol o fath pylu. Mae priodweddau tynnol sbesimenau SLM yn anisotropig, a achosir gan ddosbarthiad gwahanol ffin y pwll tawdd a ffurfiwyd yn ystod y broses dyddodi i'r cyfeiriad traws / fertigol. Gostyngodd cryfder tynnol a chryfder cynnyrch y sbesimen ST, ond cynyddodd yr elongation i 31.13%. Gostyngodd y cryfder tynnol a'r cryfder cynnyrch yn llai, a chyrhaeddodd yr elongation 38.65%, sy'n gysylltiedig â'r ffiniau grawn crwm a ffurfiwyd yn ystod y broses HIP.
