激光选区熔化ni 625合金工艺基础研究

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1、分类号学号M201270718学校代码10487密级硕士学位论文激光选区熔化Ni625合金工艺基础研究学位申请人：张洁学科专业：材料加工工程指导教师：魏青松教授答辩日期：2015.5.14ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonfoundationalprocessofNi625alloyformedbyselectivelasermeltingCandidate

2、:ZhangJieMajor:MaterialProcessingEngeeringSupervisor:WeiqingsongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaApril,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本

3、声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要航空航天产

4、品需要长寿命、高可靠性，又要满足高强度和轻量化的需求，往往结构比较复杂，对金属合金材料加工技术要求也很高。激光选区熔化（Selectivelasermelting，SLM）直接熔化成形复杂结构金属零件，制造速度快，产品开发周期小，适合航空航天领域中镍基高温合金的直接制造。本文以镍基高温合金——Ni625为研究材料，主要研究了：（1）SLM成形Ni625工艺优化，获得最优工艺窗口：激光功率P=150w、扫描速度V=500mm/s、扫描间距D=0.07mm，激光线能量密度E=267.85J/mm3，获得制件相对致密度99.

5、4%。拟合出激光能量密度和块体致密度两者之间数学关系，通过极差分析可知扫描速度对相对致密度的影响更大。(2)SLM成形Ni625合金微裂纹特征、产生原因及抑制工艺。结果表明，SLM成形的Ni625合金易形成微裂纹，裂纹长度最大约100um。在SLM过程中，快速凝固导致Nb、Mo元素产生局部偏析，形成（γ+Laves）共晶。同时由于高温度梯度造成应力，在脆性相Laves周围形成应力集中，导致沿晶开裂。残余应力测试表明基板预热有效降低残余应力，利于抑制裂纹产生和扩展，随着预热温度的升高，裂纹数量逐渐减少，300℃预热时裂纹

6、数量最少。（3）SLM成形Ni625合金为微宏观性能。SLM成形Ni625合金组织为细长柱状晶，不同成形面表现出不同的微观组织特征:竖直截面为柱状组织，水平截面为胞状组织，平均尺寸在0.5um左右。分析认为，冷却速度及温度梯度都比较大，结晶主干彼此平行沿着热量散失的反方向生长，侧向生长完全被抑制，最终形成了穿越层层边界的柱状晶。XRD相分析表明，SLM成形的Ni625合金由γ基体和脆性Laves相构成。研究合金拉伸性能、各向异性等宏观力学性能。拉伸性能体现出高强度低塑性的特点，室温拉伸强度（936.34MPa）超过同质

7、退火态锻件标准（827MPa），但是延伸率（7.22%），远低于锻件标准（30%）。随着预热温度的上升，拉伸力学性能有提高趋势。预热300℃IV华中科技大学硕士学位论文性能均达到最好：拉伸强度相对常温时提高近21.2%，延伸率提高近33.6%。结果证明，基板预热是提高力学性能的有效途径。另外研究力学各向异性问题，拉伸强度沿水平方向高于沿竖直方向约5.2%，延伸率高约4.3%。分析认为，层间边界是SLM沉积过程中的性能弱区，容易产生裂纹，裂纹沿层层边界进行扩展，这是导致沿竖直方向拉伸样力学性能较差的主要原因。综上所述，本

8、研究以Ni625合金为成形材料，优化成形工艺参数、分析宏微观性能，并通过预热工艺消除缺陷，提高性能。研究结果为SLM成形高温合金零件实践应用提供良好的思路和建议。关键词：激光选区熔化；Ni625合金；工艺优化；基板预热；微观组织；裂纹；力学性能V华中科技大学硕士学位论文AbstractAerospaceproductsnotonl