一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，通过固溶处理温度与保温时间的调整，结合双级时效处理实现晶界位置处析出均匀分布的碳化物，抑制了再结晶晶粒的长大，控制晶粒尺寸小于50um。晶粒内部形成“蜂窝状”析出形貌。获得理想的组织与析出相状态，使SLM成形GH4169材料具有良好的综合力学性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法


[0001]本专利技术属于增材制造工程
，具体涉及一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺。

技术介绍

[0002]GH4169具有良好的高温强度、抗腐蚀性、耐氧化性、优异的抗疲劳性能、抗蠕变性能以及组织稳定性被广泛应用于航空、航天、化工、能源、冶金、机械等领域。GH4169的传统铸造成形因冷速较慢从而产生元素偏析，大尺寸的Laves相析出，白斑和黑斑等问题。激光选区熔化(SLM)技术具有成形精度高，极高冷速实现强化元素的高固溶，减少有害相的析出等优势，现已用于航空涡轮盘，喷油嘴等零部件的SLM成型。
[0003]GH4169作为第二相沉淀强化高温合金，为改善材料的使用性能需选择合适的热处理温度和保温时间，其热处理过程包括固溶处理和双极时效处理。SLM成形GH4169合金部件内部显微组织和力学性能显著区别于传统锻件，如图1。当前SLM成形后热处理多采用已有的铸造或锻造热处理工艺进行，但是综合性能却达不到理想的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服GH4169的传统铸造成形产生的元素偏析，大尺寸的Laves相析出，白斑和黑斑等问题，提供一种适用于激光选区熔化成形GH4169镍基合金的热处理工艺。
[0005]本专利技术的技术目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，将激光选区熔化成形GH4169样品先进行固溶处理，固溶处理温度为1080
±<br/>10℃，保温50
±
10min，空冷至室温后，再进行双级时效处理，在720
±
10℃下保温8h，炉冷至620
±
10℃，保温8h，然后空冷至室温。
[0007]在上述技术方案中，采用10—20℃/min的速率自室温加热到固溶处理温度。
[0008]在上述技术方案中，固溶处理温度为1080—1090℃，保温45—55min。
[0009]在上述技术方案中，进行双级时效处理时，在720—730℃下进行保温，炉冷至610—625℃下进行保温。
[0010]在上述技术方案中，室温为20—25摄氏度。
[0011]在上述技术方案中，采用电阻炉进行固溶处理和双级时效处理。
[0012]在上述技术方案中，采用电阻炉进行固溶处理时，采用10—20℃/min的速率自室温加热到固溶处理温度。
[0013]在上述技术方案中，采用电阻炉进行双级时效处理时，将电阻炉预先升温到720
±
10℃，放入激光选区熔化成形GH4169样品进行保温。
[0014]在上述技术方案中，激光选区熔化成形GH4169样品的成形参数：激光功率195W，铺粉厚度30um，层间旋转67
°
，基板预热80℃，扫描速度1100mm/s，扫描线间距80um，5mm条带式激光双向扫描。
[0015]依照上述热处理工艺方法得到的激光选区熔化成形GH4169，其中显微组织为尺寸小于50um的再结晶等轴晶，晶界处析出均匀分布的碳化物，晶内形成“蜂窝状”析出形貌，晶界处无δ；硬度480
±
10HV，屈服强度1033
±
10MPa，抗拉强度1306
±
10MPa，延伸率22
±
2％。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果为：
[0017]本专利技术的热处理工艺，适用于激光选区熔化成形GH4169镍基合金，获得晶粒尺寸细小的再结晶组织，消除共晶Laves相，调整晶界析出相的分布，实现在原有亚晶界位置处强化相析出，实现合金强度与塑性的最佳配合。
附图说明
[0018]图1是两种成形后的组织状态。
[0019]其中：
[0020]a：SLM成形GH4169组织状态，b：锻造成形GH4169组织状态。
[0021]图2是方案A处理后GH4169组织状态。
[0022]其中：
[0023]a：晶粒状态，b：晶界析出相状态，c：晶内析出强化相状态。
[0024]图3是方案B处理后GH4169组织状态。
[0025]其中：
[0026]a：晶粒状态，b：晶界析出相状态，c：晶内析出强化相状态。
[0027]图4是方案C处理后GH4169组织状态。
[0028]其中：
[0029]a：晶粒状态，b：晶界析出相状态，c：晶内析出强化相状态。
[0030]图5是方案D处理后GH4169组织状态。
[0031]其中：
[0032]a：晶粒状态，b：晶界析出相状态，c：晶内析出强化相状态。
[0033]图6是方案A，B，D应力—应变曲线。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0035]本专利技术的技术路线为结合当前实验结论及文献论述制定多组备选热处理方案—试样SLM成形—热处理—金相观察，SEM观察，硬度测定—组织分析—室温拉伸性能验证—确定最佳热处理方案。
[0036]首先采用相同的GH4169球形粉末，相同激光选区熔化成型参数制备4组10mm
×
10mm
×
5mm试样(厂商：天津镭明激光科技有限公司，型号：LM-150A)，成形参数：激光功率195W，铺粉厚度30um，层间旋转67
°
，基板预热80℃，扫描速度1100mm/s，扫描线间距80um，5mm条带式激光双向扫描。切取试样厚度方向2.5mm位置处作为观察平面。热处理升温速率20℃/min，金相腐蚀液为5g CuCl2，100ml盐酸，100ml无水乙醇配置而成，棉花擦蚀1min。硬度测定在金相试样表面随机选取10个数据点取平均值，加载力200gf，保压10s(显微硬度HV，设备型号：MH-60)。
[0037]实施例一(方案A)
[0038]将处理后的试样放入电阻炉中以20℃/min的速率加热到1080
±
10℃，保温50min，取出空冷至室温，放入预先升温到720℃的电阻炉中保温8h，炉冷(随炉冷却)至620℃保温8h，保温结束后取出空冷至室温。磨制抛光，金相腐蚀，金相观察，SEM观察，硬度测定，相同热处理参数处理后的拉伸试样室温拉伸验证。
[0039]实施例二(方案B)
[0040]将处理后的试样放入电阻炉中以20℃/min的速率加热到1093℃，保温1h，炉冷至980℃保温1h，取出空冷至室温，放入预先升温到720℃的电阻炉中保温8h，炉冷至620℃保温8h，保温结束后取出空冷至室温。磨制抛光，金相腐蚀，金相观察，SEM观察，硬度测定，相同热处理参数处理后的拉伸试样室温拉伸验证。
[0041]实施例三(方案C)
[0042]将处理后的试样放入电阻炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，其特征在于，将激光选区熔化成形GH4169样品先进行固溶处理，固溶处理温度为1080
±
10℃，保温50
±
10min，空冷至室温后，再进行双级时效处理，在720
±
10℃下保温8h，炉冷至620
±
10℃，保温8h，然后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，其特征在于，采用10—20℃/min的速率自室温加热到固溶处理温度。3.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，其特征在于，固溶处理温度为1080—1090℃，保温45—55min。4.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，其特征在于，进行双级时效处理时，在720—730℃下进行保温，炉冷至610—625℃下进行保温。5.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化成形GH4169的热处理工艺方法，其特征在于，采用电阻炉进行固溶处理时，采用10—20℃/min的速率自室温加热到固溶处理温度。6.根据权利要求1所述的一种激光选区...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗青，赵亚楠，胡章平，刘永长，余黎明，李冲，刘晨曦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：