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钇对增材制造镍基高温合金热裂和蠕变性能的影响(2)

日期: 2021-04-06
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2.材料和方法

     钇为0和0.12的哈氏合金X合金的确切化学成分(质量%)分别称为HX和HX-a,如表1所示。这两个试样的形状为45×45×在预先保护的Ar气氛中,使用EOS M290 SLM机器(EOS,Robert-Stirling-Ring 1,82152,Krailling,巴伐利亚,德国)使用预合金粉末和相同的加工参数,制成45毫米立方体。我们对HX和HX-a标本进行了标准热处理。在1177℃下进行固溶热处理(ST)2小时,然后空冷至室温。

    对于蠕变测试,我们将立方体切成许多厚度为3.1毫米的板;使用电火花线切割机从这些平板上切下蠕变测试样品。每个样品的规格尺寸为19.6×2.8×3.0 mm。我们在900℃/ 80 MPa的条件下进行了蠕变测试。使用SiC砂纸将样品抛光至1200#级,然后使用Struers(丹麦Ballerup)自动抛光机将金刚石浆料抛光至胶体二氧化硅(0.5 µm)。然后将所有样品在超声浴中用乙醇洗涤10分钟。我们用20%磷酸+ 80%水溶液蚀刻样品,以观察熔池边界。使用光学显微镜(OM;日本东京的奥林巴斯公司),扫描电子显微镜(SEM;日本东京的日立有限公司),能量色散光谱仪(EDS)(S-3700N型EDS)进行显微观察。  EDS(EDAXAMETEX 9424)附带的设备由日本Horiba Seisakusho Co.,Ltd.制造,以及场发射电子显微镜(FE-SEM)(JSM-7100,JEOL,日本东京)。使用Image J软件(64位Java 1.8.0_172)来分析裂纹分数和孔隙率测量结果。


3.结果

3.1。显微组织观察

3.1.1现成的标本

       图1显示了HX和HX-a标本在建成状态下的光学显微结构。所有产品均使用相同的加工参数制造。 HX-a试样比HX试样显示出更多的裂纹(图1a),因为HX-a试样含有HX试样所缺乏的其他钇(Y)合金元素。值得注意的一点是,所有裂缝均与建筑方向(BD)平行(图1b)。 HX和HX-a试样的裂纹分数分别为1%和5%。

      图2显示了制成样品的SEM显微照片。在较低的放大倍率下,所有标本都显示出熔池边界和凝固结构,例如晶界和枝晶(HX的图2a,b和HX-a的图2c,d)。图2b显示了HX样品在更高放大倍数下的裂纹。在两个样品中,裂纹均沿晶界形成,并出现在树突间区域。

     我们在HX和HX-a标本的裂纹处进行了EDS映射扫描。 EDS分析表明,HX样品中有碳化硅碳化物和W6C形成(图3a)。在HX-a标本中,裂纹处的EDS映射显示出YC的形成(图3b)。

     图4显示了HX-a试件的EDS图,表明晶粒内部存在小的Y氧化物(氧化钇)和Si氧化物(二氧化硅)颗粒。两种样品在建成状态下的电子背散射衍射(EBSD)晶体学取向图(图5)显示,柱状晶粒的取向几乎平行于构建方向。在HX试样中,一些晶粒沿方向定向,而另一些则沿方向定向(图5a)。另一方面,HX-a试样中的晶粒稍细一些,且大多沿方向取向(图5b)。

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