熱等靜壓對(duì)激光選區(qū)熔化成形GH4169合金持久性能的影響*

石 磊，雷力明，王 威，付 鑫，張廣平

（1.中國(guó)航發(fā)上海商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限責(zé)任公司，上海 201306； 2.中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心，沈陽(yáng) 110016）

GH4169合金（國(guó)外牌號(hào)Inconel 718）是一種Ni–Cr–Fe基沉淀強(qiáng)化型高溫合金，由γ基體相、主要強(qiáng)化相γ″、輔助強(qiáng)化γ′相、δ相和碳化物等相組成[1]，在650℃以下具有較高的強(qiáng)度、較好的耐腐蝕能力、良好的高溫抗氧化性能等[2]，適用于制造650℃以下工作航空發(fā)動(dòng)機(jī)及地面燃?xì)廨啓C(jī)部件。由于GH4169合金主要依靠共格相γ″–Ni3Nb相進(jìn)行強(qiáng)化，而不是依靠γ′–Ni3（Al，Ti，Nb）相進(jìn)行強(qiáng)化，因此合金中的Al+Ti的總含量較低，不到2%，促使該合金具有良好的焊接性[3]，也使其適合激光選區(qū)熔化成形（Select Laser Melting，SLM）。與鑄鍛造工藝相比，SLM技術(shù)利用高能激光束對(duì)粉末床預(yù)置粉末逐層分區(qū)掃描熔化，實(shí)現(xiàn)零件由三維數(shù)模直接制造出近終形零件，具有成形約束小、制造流程短、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，層層堆積的特點(diǎn)導(dǎo)致了熔池快速凝固和反復(fù)受熱，使得SLM成形組織與傳統(tǒng)鑄鍛造存在較大差異。已有大量文獻(xiàn)研究了SLM成形GH4169合金的組織特點(diǎn)[4–7]，成形過(guò)程中較高的溫度梯度造成沿沉積方向組織呈現(xiàn)為細(xì)小柱狀晶，晶內(nèi)微偏析顯著，存在大量Laves有害相[4]。合適的固溶熱處理可消除SLM成形組織中的Laves有害相，再經(jīng)時(shí)效處理析出γ″/γ′相[5]，并且室溫及高溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到或接近鍛件水平[4–5]。

持久/蠕變性能也是評(píng)估高溫合金性能的重要指標(biāo)。已有一些研究結(jié)果表明[6–8]，熱處理后強(qiáng)化相γ″/γ′的析出量對(duì)SLM成形GH4169合金的持久/蠕變性能有顯著影響[7–8]，采用合適的固溶制度溶解Laves相或δ相，促進(jìn)時(shí)效過(guò)程中更多的Nb形成強(qiáng)化相γ″/γ′，提升持久/蠕變性能；……