一种新型抗缺陷3D打印钴镍基高温合金(2)
为了评估增材制造条件下的溶质偏析,研究团队通过电子探针显微分析(EPMA)沿XY平面研究了EBM和SLM合金。通过在图2b和c所示区域的中心在100××100μm的区域上收集20××20点组成数据的网格,收集了凝固过程各个阶段的合金成分统计数据。
图4 后处理前后的EBM微结构演变。来源:nature.com
EBM中使用的高预热温度(1000°C)降低了凝固过程中产生的热应力,单个晶粒内存在低取向梯度(图 1 g和图4 f)。
图5 后处理前后的SLM微结构演变。来源:nature.com
在SLM(200°C)期间使用的有限预热不会促进在增材制造过程中相的形成和变粗,就像在EBM中一样。现有熔池在图5a中可见 ,柱状晶粒从熔池的底部沿构建方向生长,晶粒从熔池的壁向激光轨道中心线横向生长,并且有限数量的孔隙率。在图中所示的最终的构建层下方不同深度BSE显微照片 5 B至E显示了整个构建的蜂窝状的微结构存在。
研究团队在SLM和EBM印刷材料上均进行了室温准静态拉伸测试。
图6 室温下EBM和SLM SB-CoNi-10 合金材料拉伸测试。来源:nature.com
研究团队最终得出研究结论,钴镍基超级合金SB-CoNi-10已使用EBM和SLM两种粉末床金属3D打印技术成功的进行了增材制造。3D打印微结构的成分图显示,有利的溶质分配与良好的γ’-固溶温度相结合,可以抑制在EBM和SLM工艺中遇到的凝固条件范围内的开裂。
与传统的加工路线相比,增材制造过程中的高热梯度和冷却速率可显著改善固化后的结构,从而减少了固溶热处理所需的时间。该合金可通过标准的后处理和热处理进行加工,其中会沉淀出高体积分数的γ’相的精细分散体。拉伸测试表明,与其他由EBM和SLM制造的高γ’体积分数的镍基高温合金相比,由于新型钴镍基高温合金在增材制造过程中形成缺陷的可能性低,因此它们具有出色的延展性和较高的抗拉强度极限。
(责任编辑:admin)