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GH3536材質(zhì)介紹

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GH3536合金是一種主要以鉻和鉬固溶強化的鎳基高溫合金（對應(yīng)牌號為Hastelloy-X），具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能，在900℃仍具有中等的持久和蠕變強度，適用于制造高溫服役結(jié)構(gòu)的熱端零部件，如尾錐體、渦流排氣管和燃燒噴嘴殼體等。然而此類部件形狀復(fù)雜，內(nèi)部往往還存在流道或多孔結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)工藝多采用多次焊接復(fù)合而成，不僅難以保證尺寸精度，還會影響氣體流的穩(wěn)定性，即使通過精鍛工藝也難以滿足制造業(yè)的需求。選區(qū)激光熔化成形技術(shù)（selective laser melting,SLM）是一種以激光為熱源，通過對金屬粉末層進行逐點熔化，逐線搭接，逐層凝固堆積的方式來實現(xiàn)高復(fù)雜度零件的一體化“近凈成形”技術(shù)，使得制約GH3536合金件加工的瓶頸問題迎刃而解。但由于SLM成形過程中合金粉末需在特定的極短交互時間內(nèi)完成熔化、凝固和冷卻，局部化熱輸入造成極高的溫度梯度與凝固過程中產(chǎn)生的較大殘余應(yīng)力會導(dǎo)致合金出現(xiàn)組織缺陷與成分偏析。因此，選區(qū)激光熔化成形件通常需進行后熱處理來修復(fù)合金內(nèi)部缺陷，調(diào)控顯微組織的成分、結(jié)構(gòu)并改善合金的力學(xué)性能。

實驗材料選取

本實驗采用氣霧化球形GH3536合金粉末作為SLM沉積原料，合金粉末的化學(xué)成分如下圖所示，符合GB/T14992-2005中GH3536高溫合金的成分要求。

化學(xué)成分：

實驗結(jié)果分析

不同熱處理態(tài)的GH3536合金的室溫拉伸性能

對沿不同方向制備的SLM試樣、ST試樣和HIP試樣進行室溫拉伸測試，并與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB 5497-1992進行了對比。3種試樣在室溫下沿橫/縱向的抗拉強度與屈服強度均超過鍛件標(biāo)準(zhǔn)的要求，但延伸率各有不同。SLM試樣沿橫向抗拉強度為769 MPa，比縱向高58 MPa；橫向屈服強度為465 MPa，比縱向高44 MPa；縱向延伸率為27.81%，比橫向高7.21%；即室溫下SLM試樣的拉伸性能存在各向異性。眾所周知，合金的拉伸性能不僅受材料固有特性的影響，還與顯微組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，對于SLM成形的試樣則更要考慮到熔池界的影響。SLM試樣的微觀組織可視為“熔池界-超細(xì)柱狀亞晶”的交錯分布組成。一般來說，晶粒越細(xì)小抗拉強度越高，塑性越好。熔池界包圍區(qū)域內(nèi)為細(xì)長的柱狀微晶，均勻分布，保證了SLM試樣的高強度和良好的塑性，而空間分布的熔池界則會極大地影響SLM試樣的塑性。由于熔池界的結(jié)合性能本身弱于晶界，而且熔池搭接區(qū)的熔池界還存在局部“粗晶區(qū)”，使得熔池界成為試樣的性能薄弱區(qū)。當(dāng)SLM試樣進行塑性變形時將優(yōu)先沿熔池界進行滑移。而單位面積內(nèi)試樣在縱向截面的熔池界（長度）數(shù)量要遠(yuǎn)多于橫向截面，這意味著當(dāng)SLM試樣沿縱向進行拉伸時，塑性變形更易進行，因此在宏觀上表現(xiàn)出更優(yōu)秀的延伸率，但抗拉強度略低于橫向。

ST試樣沿橫向的抗拉強度與屈服強度分別為695和382 MPa，延伸率為31.13%。沿縱向的力學(xué)性能與橫向基本相同，這與橫/縱向顯微組織相似的觀察結(jié)果相一致。熔池界的消除是ST試樣拉伸性能各向異性消失的主要原因。固溶處理消除了沉積態(tài)試樣的氣孔和裂紋等缺陷，且高溫處理會促進組織中奧氏體數(shù)量的增多，導(dǎo)致ST試樣的延伸率明顯提高，與SLM試樣的橫向延伸率相比提高了10.53%。但固溶處理會使合金晶粒在高溫下發(fā)生再結(jié)晶與長大，導(dǎo)致其拉伸斷裂強度和屈服強度發(fā)生明顯降低。HIP試樣與ST試樣的室溫拉伸力學(xué)行為相類似，但橫/縱向的抗拉強度約為728 MPa，屈服強度為429 MPa。雖然抗拉強度較SLM試樣的橫向抗拉強度低約41MPa，但比其縱向抗拉強度提高了11 MPa。延伸率達(dá)到38.65%，比ST試樣提升了7.52%，比SLM試樣的縱向延伸率提高了38.9%。HIP試樣的強度并未像ST試樣出現(xiàn)明顯的下降，這主要得益于合金內(nèi)部缺陷的消除與晶界形態(tài)的變化。

可供應(yīng)各種規(guī)格的板材、棒材、帶材、絲材、圓餅、環(huán)坯、環(huán)形鍛件。棒材 以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光供應(yīng)；圓餅和環(huán)坯以鍛態(tài)供應(yīng)；環(huán)件以固溶狀態(tài)供應(yīng)；板材經(jīng)固溶、堿酸洗、矯直和切邊后供應(yīng)；帶材經(jīng)冷軋、固溶、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。

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