4.2。热处理和各向异性对蠕变性能的影响
首先，我们考虑了晶粒形态对蠕变性能的影响。在建成状态下，HX和HX-a标本均显示出柱状晶粒形成（图5）。柱状晶粒形成是增材制造材料中的自然现象。许多研究人员已经用不同的合金证明了这一点[28,29]。柱状晶粒主要归因于外延晶粒的生长，这是在SLM工艺过程中通过快速加热和冷却逐层形成的结果[30]。众所周知，具有柱状晶粒形态的材料表现出更好的蠕变性能[31]。尽管HX-a竣工标本有很多裂缝，但它显示出比HX标本更好的蠕变性能。 HX-a垂直试样的蠕变特性显示出其在建成状态下的蠕变寿命是HX垂直试样的1.46倍（图10a）。此外，与HX试样相比，在HX-a试样中添加钇会形成Y和Si的氧化物（图4），并延长了蠕变寿命。水平预制样品的蠕变特性如图10b所示。在水平试样中，HX-a试样的蠕变寿命比HX试样低。这是由于存在垂直于应力轴的裂纹（图1b）。结果，裂纹较少的HX试样（图1a）比HX-a试样具有更长的蠕变寿命。但是，由于在建成状态下出现裂纹和柱状晶粒形态，因此HX和HX-a试样均具有各向异性蠕变特性。固溶处理改变了HX和HX-a标本的微观结构。固溶热处理后，HX试样显示出等轴晶粒形态，并且取向变得随机（图8a）。另一方面，HX-a标本保持柱状形态（图8b）。对HX-a样品在晶界处的SEM分析表明，在晶界处形成了碳化物，表明晶界钉扎效应保持了柱状晶粒形态（图7a）。在HX-a ST试样的晶界处进行FE-SEM分析，以发现晶界处的相。在晶界形成了MC（Si，Y），（Mo，W）6C和Cr23C6碳化物（图7b）。碳化物钉扎的晶界最终保持柱状晶粒形态。 HX和HX-a ST试样之间的另一个重要区别是HX-a试样晶粒内部形成了M6C碳化物（图9a）。钇促进了晶粒内高密度的细高富钼碳化物和较大氧化物的生成（图9a）。 HX-a ST样品在垂直方向上的蠕变寿命（29.6小时）是HX ST样品的八倍，蠕变断裂伸长率几乎是HX ST样品的两倍（图10c）。 HX-a ST试样的晶粒形态类似于定向凝固（DS）镍基高温合金[29]。垂直于应力轴的晶界通常是常规铸造高温合金中的裂纹萌生点。因此，柱状晶粒形态改善了蠕变寿命。因此，HX-a ST垂直标本比HX ST垂直标本具有更好的蠕变性能。另一方面，由于HX ST试样的等轴晶粒形态，HX ST蠕变测试导致较低的蠕变寿命和延展性。 HX-a ST垂直试样的蠕变寿命提高背后还有两个原因。首先，HXa试样中晶粒内部的M6C碳化物的形成（图9a）也影响了HX-a ST垂直试样中蠕变寿命的提高。其次，即使在较高的温度下，Y和Si氧化物也很稳定。它们还通过阻止位错运动来提高抗蠕变性；此外，晶界碳化物控制晶界滑动，从而导致HX-a样品的蠕变速率降低（图13）。
另外，在晶界处形成连续的碳化物（图14a）会导致延展性降低。由于一旦裂纹成核，碳化物是脆性相，因此它会迅速传播，从而降低伸长率（图10c）。但是，根据图6d和图14b的比较，在HX-a ST的蠕变测试过程中，离散的碳化物增加，蠕变延展性提高，因为这些碳化物（图14b）抵抗晶界滑动和由此产生的裂纹形成。还对水平固溶热处理的样品进行了蠕变测试。在HX-a试样中（图1b），这些裂纹垂直于应力轴排列，并且裂纹尖端处的应力集中增加。容易的裂纹扩展导致低蠕变性能。 HX水平试件的蠕变寿命比HX-a水平试件（图10d）要好，因为前者的裂纹较少（图1a）。
