热等静压处理对选区激光熔化成形Inconel 718合金各向组织及力学性能的影响

摘要

目的 研究热等静压处理对选区激光熔化(SLM)成形不同沉积方向Inconel 718合金试样显微组织和力学性能的影响规律,提升Inconel718合金的综合力学性能。方法 采用SLM技术制备平行沉积方向和垂直沉积方向的Inconel 718合金试样,并对试样进行热等静压(HIP)处理和热等静压+固溶时效(HIP+HT)处理。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子背散射衍射(EBSD),对合金的显微组织、断口形貌、物相组成、晶粒形貌及取向进行分析。对试样进行显微硬度和拉伸强度性能测试,对比分析不同沉积方向SLM、HIP及HIP+HT试样的显微硬度、拉伸强度、屈服强度以及断口延伸率。结果 SLM成形的Inconel718合金经热等静处理后,平行方向的晶粒形态由柱状晶转变为等轴晶,晶粒尺寸增大,并伴随有孪晶形成。晶界处的Laves相基本溶解,同时有许多MC碳化物在γ基体中析出。不同处理状态下平行方向试样的拉伸强度、屈服强度和硬度值均小于垂直方向。平行和垂直方向SLM成形件的拉伸强度σb分别为996.3MPa和1051.1MPa,热等静压处理后σb分别提高至1151.5 MPa和1167.6 MPa。对比3种处理工艺,垂直方向的HIP+HT试样具有最高的强度和硬度,且整体性能优于锻件技术标准要求。断口分析表明,3种试样的断口均呈韧性断裂。结论 热等静压处理可以消除裂纹和孔隙等缺陷,促进不同方向的显微组织均匀化,从而综合提升SLM工艺制备的Inconel 718合金的力学性能。