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3、inconel718硬度范围 718镍合金和925镍合金有什么区别
激光修复高温合金成型件的新方法综述
图5 不同激光输入角度下截面裂纹率的分布,(a)θ=12° (b)θ=16°,(a)(001)面 (b)(011)面 (c)(1,3.2 裂纹,SMEGGIL J G在20世纪80年代提出在金属,称之为激光熔覆技术,激光修复技术是在激光熔覆技术的基础上的进一步发展。
激光修复技术也称激光熔覆修复、激光沉积修复或激光成,激光修复技术与激光3D打印技术相近,但更加关注修复过程对基体的热损伤、修复材料与基体的,激光修复根据待修复零件的三维模型数据,使材料逐点、逐线、逐层堆积,利用高能激光束辐照基体和粉末形成熔池。
熔池中的合金粉末与基体达到良好的冶金结合,高能量激光加热是一个快速熔化快速冷却的过程,对基体热输入量小,稀释率低,基材熔化区可以控制在几十微米甚至更小。
修复后组织具有均匀细小、无宏观偏析等特点,而且激光修复技术操作灵活,自动化程度高,除此之外,相较于其他修复方法,激光修复在修复零件力学性能和成形性方面也有着独特的,适应不同零件不同部位的力学性能。
而且其柔性化制造特点可以对零件不同形状、不同位置的,目前,激光修复技术已成为工业领域绿色制造不可或缺的重要技,已经在航空发动机叶片、汽轮机叶片、模具、轧辊、阀门,图1 等轴晶分布随基体取向的变化,(a)空冷 (b)强制水冷,图4 不同角度晶界位相差双晶焊接微观组织,4 激光修复高温合金叶片及构件用装备的新探索。
国内燃气轮机热端部件激光修复的应用起于1990年中,我国在近十年激光修复技术的研究中也取得了飞速进展,其中中国科学院金属研究所、华中科技大学、西安交通大,虽然我国在激光修复高温合金叶片及构件的应用已有很大,但在移动性和产业化应用等方面与美国等一些国家相比仍,基体的取向对柱状晶的外延生长同样起到关键作用,研究表明。
将单晶基板绕X,Y和Z轴旋转,这与[100],[010]和[001]晶体学方向一致,基体取向的改变同时改变了枝晶生长速度和温度梯度在枝,当(001)面绕[010]旋转45°时杂晶控制水平。
Fig.4 Microstructure of w,5 结束语,目前对基体取向的研究主要集中在传统(001)和(0,但最近发现,镍基高温合金在(111)面的[111]晶向有着最佳,研究(111)面的杂晶生长规律显得极为重要。
GUO J C等沿单晶DD6(111)平面的不同晶,并与(001)和(011)晶面的结果进行比较,发现对杂晶形成的抵抗能力以(111)<(001)<,而在(011)面沿[100]方向进行修复可以最有效,见图2,3 激光修复高温合金叶片及构件用装备修复中存在的问,高温合金由于其优异的高温力学性能和抗腐蚀性能。
广泛应用于航空发动机、燃气轮机的叶片等关键热端部件,在高温、高压及腐蚀环境下的长期服役过程中,容易出现裂纹、磨损等损伤,导致零件失效,激光增材制造为高温合金叶片等损伤部件的修复再利用提。
综述了激光修复技术在高温合金叶片等部件中的应用现状,重点从杂晶及裂纹两个方面分析了目前激光修复高温合金,总结了激光修复高温合金的新手段新方法,并对激光修复高温合金的未来发展趋势进行了展望,图3 直接能量沉积(DED)试样纵截面光学显微图和,图2 不同晶面等轴晶分布情况。
将杂晶控制工艺与裂纹控制工艺相结合,能得出一个更优的加工窗口,针对不同合金体系,还需进行深入探索,这将显著提升激光修复高温合金的质量,文献引用:陈少峰。
李金国,梁静静,等.激光修复在高温合金叶片及构件用装备中的应用及发,2021,41(11):1 354-1 360,除了对损伤部位进行传统的直接激光沉积,目前还通过一些新的手段在激光修复过程中进行辅助或者,达到改善组织。
提高合金修复后性能的目的,CHENG H M等采用电磁搅拌辅助激光修复技术(,电磁搅拌对热传递有一定影响,在一定程度上可以改善液态金属的扩散,并抑制由液态金属对流影响的Laves相的形成,改善了修复合金的拉伸性能,LI Q Q等采用超声微锻造处理作用在45号钢上的,由于在凝固过程中产生振动引起柱状晶破裂。
细化了熔覆层晶粒,而且减少了缺陷,提升了熔覆层的机械性能,也为改善激光修复高温合金零部件提供了一个可能的方法,ZHANG P Y等采用激光冲击强化技术对激光熔覆。
使表层晶粒得到细化,此外激光冲击能引入较大的残余应力,这些因素共同作用提高了修复构件的高温拉伸强度,CHEN Y等还将碳纳米管加入到激光沉积的IN71,发现碳纳米管桥接了Laves相和枝晶间结合区域,增强了枝晶间应力传递,抑制了热影响区中的热裂。
(c)绕y轴顺时针旋转 (d)绕z轴顺时针旋转,Fig.3 Optical micrographs,高温合金由于其高耐温性和高耐腐蚀性,已广泛应用于航空发动机和燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘,由于高温合金叶片结构复杂,铸造过程中难度大、要求高,容易产生裂纹、缩松、浇不足等铸造缺陷,铸件质量难以稳定控制。
部件成品率低,这些昂贵的热端部件需要在高温、高压、腐蚀的服役环境,并在振动、离心力和流体力的作用下容易出现裂纹、磨损,导致零件失效,除此之外。
叶片在后续的机加工过程中出现的加工缺陷也是导致叶片,航空发动机叶轮、叶片等部件生产成本不仅非常昂贵,而且生产周期长,一般来说,其价值占整机价值的20%~30%。
倘若直接更换则会造成严重的经济损失,而发生在叶片表面的损伤大都可以通过修复实现再利用,因此开展高温合金部件修复工艺的研究,延长零件寿命和使用率,减少对新部件的需求量就显得格外重要,目前高温合金热端部件的修复手段主要有真空钎焊、真空,但这些方法热输入量大,容易出现裂纹和变形。
无法满足精密零件修复要求,而激光熔覆所具有的激光能量密度高、热影响区小、稀释,可以实现零件的高精度、高效率、低成本的修复,国内外学者已对激光修复高温合金开展了大量的研究和试,Fig.1 The distribution va,导读,为了减少或消除热裂的产生,降低液膜在枝晶间或晶界处的应力集中。
根据合金成分和合金零件实际情况调整工艺参数就尤为重,首先,由于杂晶的存在会引入薄弱的晶界,导致热裂倾向加剧,因此上文中提到的减少并消除杂晶的工艺参数也可以参考,增大扫描速度,降低功率,可以消除杂晶并避免热裂。
CHEN Y等研究表明,当热输入和高度增量不变时,增加扫描速度将增大热裂倾向,当扫描速度和高度增量不变时,热输入增加则会增加热裂倾向,此外。
ZHANG X Q等还发现,当热输入过高时会形成长直晶界,并对热裂纹的萌生与发展有明显的促进作用,因此减少热输入和采用双向扫描方法可以减少长直晶界数,图5为激光输入角度与裂纹率的关系,CHEN Y等发现。
通过加大激光输入角改善了横向温度梯度,提高了激光沉积过程中的散热均匀性,有效降低了热影响区热裂的敏感性,XU J J等和BIDRON G等在激光修复高温合,同样降低了残余应力,抑制了热裂的产生,(c)θ=22° (d)θ=28°。
以上研究为激光修复单晶高温合金提供了基本理论支撑,但GÄUMANN M等提出的平均比值Gn/V很难反,因此,后续研究采用了更精确的传热和流体流动计算模型相结合,并预测杂晶的形成,研究发现,随着扫描速度的增加。
杂晶数量先增加后降低,激光功率的增加则会使杂晶增加,同时,ANDERSON T D等发现,在不同择优取向交点处的温度梯度最小。
CET转变倾向最大,随后WANG L等也得出同样的结论,并发现沿[010]方向旋转45°熔池无交点,CET转变倾向最小,这使得通过减少交点控制杂晶形成而成功修复高温合金部。
工艺参数上,除了上述的扫描速度和激光功率,扫描方式也会对杂晶的形成起到影响,LIU Z Y等发现在单轨熔覆时,与单向扫描方法相比,在X、Y方向交替扫描有助于柱状晶的连续生长,但在多层外延生长中,由于激光扫描方向的改变会导致局部凝固条件如热积累和。
从而诱导外延枝晶沿激光扫描方向偏转或绕外延生长方向,双向激光扫描模式反而阻碍了柱状晶的连续生长,此外,枝晶偏析也会导致杂晶的形成,LIANG Y J 等在激光重熔试验时发现。
未固溶基体中的枝晶偏析会导致杂晶的形成,而固溶处理后则减轻了杂晶倾向,因此对基体进行适当的固溶处理可以避免杂晶的形成,随后LIU G等发现碳化物和共晶相周围出现了取向混,这是元素偏析形成的碳化物和共晶相的熔化所导致的。
而将热输入降低到50 J/mm则可以控制碳化物和共,2 激光修复技术在高温合金叶片及构件用装备中的应用,Fig.2 Distribution of equ,激光修复由于其热输入量少,热影响区小,稀释率低,易实现自动化等优点,成为修复高温合金叶片等构件的关键手段。
在今后的修复过程中,不仅要针对工艺参数进行优化,防止杂晶以及裂纹的产生,还需实现熔覆材料的突破,研发适合打印的高温合金粉末,另外。
不断完善激光修复过程中热场与应力场的模拟研究,为基础研究打下坚实理论基础,最后,加快可移动激光修复系统的研发,将激光修复技术应用到零部件服役现场以及战场,必将成为不可或缺的关键要素,激光修复在未来数十年将为高温合金叶片或构件用装备提,综上所述。
工艺参数对温度梯度和枝晶生长速度的影响,基体预设温度、基体取向,以及枝晶偏析等,都将影响激光修复中杂晶的产生,在实际生产中应综合考虑诸多因素,尽可能较少或避免杂晶的形成,不过,目前对于杂晶的研究主要集中在控制CET转变。
即柱状晶向等轴晶的转变上,而不同取向的柱状晶同样会影响单晶的外延生长,该方面研究还需继续深入,单晶高温合金显著减少了晶界数量,比多晶高温合金在高温下表现出更好的蠕变抗性,成为航空发动机叶片的首选材料。
GÄUMANN M 等首先提出了激光修复单晶高温合,而在激光修复过程中,等轴晶和无取向的柱状晶会打断单晶的外延生长,因此控制熔池中枝晶生长形态在单晶高温合金修复中尤为,只有使工艺参数(激光功率、扫面速度、光束直径等)满,才有可能实现单晶沉积,为了获得良好的蠕变抗性。
高温合金中普遍存在40%~80%的γ¢-Ni3(A,Ti)金属间化合物,导致高温合金的不可焊性,因此在高温合金激光修复过程中,裂纹成为一种常见的缺陷,与杂晶相比对零件的影响更大,可能直接导致零件报废,常见的裂纹有凝固裂纹和热裂纹。
凝固裂纹在凝固最后阶段产生,保留在熔覆层顶部,而热裂纹在热影响区形成并保留下来,对于合金的危害更大,目前。
对于激光修复单晶高温合金、多晶高温合金以及定向凝固,影响因素以及控制方法都有了一定进展,热裂产生的主要原因是由于凝固时枝晶间或晶界处的液膜,由于组分液化或者晶界低熔点相液化,部分长大的晶粒在未封闭的晶界上接触形成了液膜,导致合金流动性不足。
在热应力作用下,晶粒间的不稳定接触导致了热裂的产生,另外,激光修复的工艺参数对热裂的产生同样起到关键作用,激光功率、扫描速度等都会改变热量传输过程,影响熔池内的热应力分布,同时还会影响杂晶的形成进而产生热裂。
研究发现,热裂的敏感度与晶界的位相差高度相关,晶界位相差越大越容易产生热裂,见图4,而在较小的晶界角度范围内存在一个不发生热裂的临界角,这是因为在单晶中或者小角度晶界中。
相邻枝晶臂相互桥接,将液膜分离成离散的液滴,枝晶臂承担了大部分应力使得液膜处应力集中小,而在大角度晶界中的液膜稳定性高并且高应力集中,也有研究表明,大角度晶界处的液膜在晶粒聚结前需要克服很大的排斥力。
导致液膜处低剪切强度区域延伸,应变高度局域化,导致热裂的产生,ZHANG Z L等在高Hf的K447A合金中发现,晶间组织的不均匀性会导致液膜的厚度不均匀,初熔区域的液膜最厚,其次是菊花状γ/γ¢界面处。
最薄的液膜在其他晶界处,而厚液膜处热裂的敏感性更大,并提出了判断液膜是否会开裂的两个判据,3.1杂晶,1981年。
将激光熔覆技术用在强化RB211发动机涡轮叶片冠部,随后,激光修复技术在航空航天及地面装备高温合金零部件修复,其中美国是最大的受益者,1983年,美国GE公司使用激光修复技术修复了发动机叶片,并将激光熔覆技术列为该公司90年代十大新技术之一。
美国Sandia试验室研制的激光工程化净成形(La,LENS)技术,由于其组织致密,力学性能出色,后处理简单等特点,已应用在美军T700黑鹰直升机发动机叶片、叶轮和A,为美军阿拉巴马军械库的修复工程每年至少节省军费开支。
美国Huffman公司开发的激光熔覆沉积叶片修复系,此外,早在20世纪90年代,美国便开始建立“机动部件医院”(Mobile Pa,MPH),目的是将激光增材设备移至前线。
就地制造、修复所需零件以及损伤零件,截止2010年美国陆军已有4套MPH,在使用的第一个十年中便为美国制造和修复了15万个以,大大缩减了从仓库运输零部件至战场的时间和成本,随后美军又花费10年时间开发出MPH 2.0版本“,MTC)和MPH 3.0版本“Ex Lab” (E。
可以制造和修复更为特殊、复杂的零部件,与此同时,其他国家也将激光修复技术应用在了高温合金热端部件的,韩国空军使用激光修复技术修复了F-15K战机的涡轮,意大利米兰工大与ENEL/CRTN和意大利CISE。
P,A Seqrate(MI)联合研究了X-40导向叶,可以将叶片的损伤失效区域激光切除后激光焊接上修复材,Fig.5 Distribution of sec,(a)绕x轴顺时针旋转 (b)绕y轴逆时针旋转,1 激光修复技术。
gh4169屈服强度 Inconel 718是什么材料
21,钴Co,1.易加工性2.在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳,0.3,199,9,铁Fe。
%,77,2,铜Cu,线膨胀系数 a/10-6℃-1,最小。
0.65,1.0,钼 Mo,0.35,密度 g/cm3。
435,55,14.7(100℃),锰Mn,剪切模量 GPa,霆钢牌号,铝Al。
0.08,GH4169产品概述,1.15,12601320,硅Si,钛Ti,比热容 J/kg•℃,GH169。
硫S,上海霆钢提供:镍基耐高温,耐腐蚀合金材料,铌Nb,余量。
该合金在-253~700℃温度范围内具有良好的综合,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业及挤压模具中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用,2.8。
17,GH4169 的物理性能,电阻率 μΩ•m,8.24,镍Ni,0.30,GH4169合金具有以下特性。
0.35,4.75,熔点 ℃,0.20,5.50,GH4169主要规格:。
0.80,最大,弹性模量 GPa,碳C,0.015。
1.15,铬Cr,50,3.3,热导率 λ/(W/m•℃)。
GH4169的化学成分,11.8(20~100℃),GH4169钢板、GH4169圆钢、GH4169锻,泊松比。
inconel718硬度范围 718镍合金和925镍合金有什么区别
磷和硼是高温合金中两种常见的微量元素它们被直接视为,在广泛使用的高温合金Inconel 718中,通常保持硼含量大约在0,004%(质量分数,下同)。
并控制磷含量低于0,015%.然而,研究表明磷在-Iconel 718合金的持久和蠕变,有利于提高高温合金的性能可以有一定的意义,目的、P-B的相互作用机制及其与P-B的关系单独使,这项研究在650℃测量了四种不同磷和硼含量的Inc,探索其耐久性和蠕变性能探讨其可能的工作机制。
上海霆钢金属集团有限公司,上海霆钢金属集团有限公司,这表明,磷和硼的复杂作用不能单独用两者的线性叠加来估计米,换句话说,磷和硼的作用不是相互独立的,它们之间是相互作用的。
从数字上看,复合作用等于两个独立的作用,相互作用和相互作用的总和,换句话说,相互作用等于复合,函数减去两个单一函数,根据符号的性质和数值磷和硼之间的相互作用显然是有益,按绝对值顺序。
两个单一使用和交互作用的顺序为:磷硼交互作用>磷的,可以看出磷和硼的化合物,大部分作用来自于它们之间的相互作用和复合相加磷和硼,上海霆钢金属集团有限公司,通过整理表2中的耐久寿命值。
得到表3,其中,单磷硼的单一作用、单一作用和两者的联合作用分别等于,单独添加磷、单独添加硼以及同时添加磷和硼会引起保留,延长寿命。
显然,磷和硼(+374 h)的复合作用是远的高于两者之和,振幅更高,(288h)显然不能归因于测试误差的影响,对永久断口的宏观观察表明,所有试验合金都有裂纹震源位于地表附近。
图1是试验合金永久断裂的裂纹源区域照片,只有3号合金的开裂方式是沿晶,1号,合金2和4的断口为混晶,粗略观察。
这四种试验合金的沿晶开裂速率从高到低依次为:3号>,>第四名.也就是说,单独增加硼含量会促进沿晶开裂,并且单独添加磷可以改善持久裂化模式,而联合添加磷和硼可以改善持久裂化模式,有益的使用是最重要的,添加不同方法对持续性骨折的影响这与它对持久寿命和蠕。
Inconel 718合金的持久和蠕变性能如果结合,如果干磷和硼的分离原生动物可能与基质原生动物一起出,在晶界形成团簇(不是化合物),这种群体在永久或蠕变变形过程中,有必要协调运动(coopera-主动运动)可以进行,果、错位爬阻和随着晶界抗蠕变开裂能力的提高,合金的持久寿命显著提高。
( 1) 单独添加 0,02% 磷对 Inconel 718 合金的持久和,单独提高硼含量至0,01%略微有害,而 复合添加 0,02% 磷和 0。
01% 硼能够产生最佳的性能改善效果,( 2) 复合添加磷和硼对Inconel 718 ,磷与硼之间存在显著有益的交互作用,其机制可能与磷、硼和基体原 子的晶界集团 扩散有关,磷的有益利用与抑制晶界扩散有关。
增加硼含量0.01%不利于Inconel 718合,因为它更复杂,曹和肯尼迪[7]表明当磷含量较高时在低温下,Inconel 718合金的持久寿命首先随着硼含量,它先增大后减小,在硼含量为0左右达到持久寿命的峰值。
01%价值,本研究中加入的硼含量接近这个峰值,但对寿命有负面影响,生命有害,原因可能在于中研究的合金的碳含量 金额低(0,005% ~ 0.03%).因此,本研究中的合金是最硼含量应该低于0。
01%(实际上,各种技术条件放Inconel 718合金的硼含量被,006%).根据试验结果,推测本研究中合金的峰值持久寿命对应于硼含量可以在常,004%)和常规含量的差异,0.01%.低于该含量。
硼提高了耐久性,这高于首先,将硼含量增加到0,01%,比如会损害其耐久性能。
该实验表明,磷和硼之间存在显著的相互作用,添加磷和硼化合物可以获得最佳的性能改善效果,有研究证实磷和硼是各向同性的Inconel 718,因此。
磷和硼的相互作用必然与晶界有关,当研究有双压电晶片的晶界运动时,提出用“原子的群体扩散机制”来解释不对称非晶边界异,应用这种机制可以合理解释磷和硼之间的有益相互作用,众所周知,蠕变是一个热激活过程。
它受到位错攀移即原基扩散的影响控制,文献中的研究表明磷通过抑制晶界扩散而被改性,上海霆钢金属集团有限公司,和持久蠕变性能表2列出了耐久寿命F、伸长率W和稳态,与1号合金相比,2号合金的F值高度,x低值,反之。
3号合金的f值较低,ε,高价值,这上面说明加0,02%磷添加到常规的Inconel 718合金中,和蠕变性能是有益的,在保持磷含量恒定的情况下接下来,硼从常规含量(约0。
004%)到0,01%分开,对性能有害,但是,如果同时增加磷和硼的含量,性能改善效果最好:在所有合金中,4号合金具有它具有最高的耐用寿命和最低的蠕变率,换句话说。
复合加法添加磷和硼比单独添加磷或硼更好,它们对合金的复合效果更好非常有益,上海霆钢金属集团有限公司,四种测试合金取自相同的工业Inconel 718母,并根据相同的工艺通过真空感应熔化成各10 kg的锭,那1号合金保持母合金的磷和硼含量不变,2号合金加入金和磷。
在3号合金中加入硼,在4号合金中同时加入磷和磷硼,熔炼后每种合金的组成列于表1中,在实验性锻造和轧制之后,合金经受经过以下热处理:在965℃空气冷却1小时,在720℃炉中冷却8小时冷(50℃/h)至620℃,然后保持该温度8 h进行空冷,坚持很久在60℃和690mpa下。
在650℃和580mpa下进行蠕变试验用扫描电镜对。
关于激光修复高温合金成型件的新方法综述gh4169屈服强度 Inconel 718是什么材料的内容就介绍到这里!