综述：镍基高温合金的粉末床熔融增材制造研究进展(3)

时间：2022-07-11 09:58 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

2.2. x射线衍射

x射线衍射(XRD)不仅可以确定多晶材料的晶体结构，还可以测量残余应力[63]。图9报道了IN718粉末和AB LPBF样品的XRD谱，给出了材料中相分布的总体概况。如预期的那样，主要相是γ面心立方(FCC) NiCr相[64]。从峰分析可以观察到γ′相和γ”的峰可以与γ相重叠，变得难以区分。因此，其他技术，如透射电子显微镜(TEM)，成为识别和量化这两种沉淀相的必要手段。

文献中使用XRD的例子包括Xia等人，他们研究了附加强化颗粒(碳化钨WC)对LPBF IN718样品的影响，并利用XRD表征了部分LPBF IN718+WC复合材料的相分布[65]。γ-Ni,Ni2W4C, NbC和残余WC颗粒为主要相。衍射峰的位移很明显，这可能是由于更大的W原子的存在产生晶格应变。这些诱导应力被认为是造成所观察到的材料强化的原因。Raghavan等人的研究比较了不同HT处理的样品的光谱[66]。从样品中获得的XRD谱图(图10)表明，随着溶液温度的升高，二次相(γ′、γ”和碳化物)的数量减少。

图10所示。两种不同热处理方式的激光粉末床熔覆铬镍铁合金718的x射线衍射光谱比较。(a) 2θ之间的20◦角。(b) 2θ之间的60◦[66]。结果表明，随着固溶温度的升高，二次相(γ′、γ′和碳化物)数量减少。

Popovich等利用XRD研究了后处理技术对LPBF IN718试样的影响[67]。热处理(HT)产生了大量的δ和γ”相，而热等静压(HIP)和高温热处理(HT)产生了两种类型的碳化物(NbC和TiC)(图11)。与之前的研究一致，它也强调了XRD光谱在量化和区分相(如δ和γ”)方面的局限性和不足，其特征是峰重叠。

图11所示。铬镍铁合金718成型和后处理样品的x射线衍射光谱。(一)全光谱。(b)放大图像[67]。这证明了x射线衍射光谱在定量和区分相，如δ和γ”方面的不足，其特征是峰重叠。

XRD不仅可以定性，而且可以定量地测定样品的相分布。例如，在Popovich等人的进一步研究中，利用XRD分析了LPBF IN718在不同制造阶段的样品化学成分(见表3)[68]。结果表明，AB试样中增强颗粒的总量较原粉末略有增加，强度增加幅度大于预测值。均匀化过程中，δ颗粒完全溶解，部分降低了试样强度。然而，如果再进行时效处理，强化相的总体积达到~33vol%，是AB试样的3倍。通过拉伸测试证实了这些析出相的强化作用:全热处理试样的抗拉强度为1350 MPa，而AB试样的抗拉强度为1002 MPa。

表3 激光粉末床熔融铬镍铁合金718定量成分的x射线衍射结果[68]。说明x射线衍射不仅可以定性地测定样品的相分布，而且可以定量地测定样品的相分布。

XRD也可用于测量PBF过程中产生的残余应力。在PBF中，残余应力是由于冷却引起的局部应力引起的。Goel等人利用中子衍射观察到，LPBF中的残余应力高于EBM AB IN718样品[69]。Sanz等人分析了一些LPBFIN718样品的残余应力，探索不同后处理策略对其的影响[70]。这些测量结果表明，具有拉伸性质的应力极大地破坏了性能。喷丸强化(在其他方法中)可用于在表面诱导高压应力，从而抵消这一影响(图12)[70]。然而，就像引入额外的热处理后处理步骤一样，使用PBF的经济合理性被削弱了。

图12所示。采用不同后处理技术(热处理和喷丸)处理的试样的残余应力状况[70]。这说明了使用x射线衍射来测量残余应力，以及喷丸对诱导残余压应力的影响。

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