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选区激光熔化GH4169组织与冲击韧性分析
选区激光熔化GH4169组织与冲击韧性分析
摘要
本论文基于GH4169合金，在选区激光熔化（SLS）工艺下进行研究，分析了不同工艺参数对合金微观组织和冲击韧性的影响。结果显示，在不同的制造参数下，GH4169的显微硬度和冲击能均有所变化，同时，热循环对合金晶粒尺寸和分布也具有较大影响，但是晶粒尺寸的变化并不明显。最终得出，在合适的制造参数下，SLS工艺改善了GH4169合金的韧性，并达到了较好的性能。
关键词：GH4169、选区激光熔化、组织、冲击韧性
一、引言
GH4169合金是一种具有良好耐腐蚀性和机械性能的高温合金，被广泛应用于航空、航天、船舶等领域。选区激光熔化是近年来新兴的一种制造工艺，它利用高能量激光熔化金属粉末，制造出具有优异性能的零件。为了进一步探究SLS工艺对GH4169的影响，本研究对其微观组织和冲击韧性进行了分析。
二、实验方法
2.1实验材料
本次实验所用的GH4169合金是由南京美斯涂烤有限公司提供的粉末，其粒径在40-63μm之间。
2.2实验装置
本次实验采用Ricoh的AMS5500PSLS设备。其中，激光功率为100W，扫描速度为1200mm/s，扫描矩阵为75μm×75μm。
2.3实验参数
本次实验分别对以下三组参数进行了测试：激光功率50W，扫描速度1200mm/s；激光功率80W，扫描速度1200mm/s；激光功率100W，扫描速度1200mm/s。
2.4实验方法
将GH4169合金粉末平均涂覆在制作平台上，通过SLS工艺制作出样品。随后，对样品的平面进行表面处理和机械加工，最后进行金相组织观察和冲击韧性测试。
三、实验结果与分析
3.1合金组织
图1展示了不同工艺参数下GH4169合金的金相组织图。从图中可以看出，无论采用何种工艺参数，合金的基本晶相和组织构成都相同。同时，由于SLS工艺的高温熔化和冷却过程，合金晶粒尺寸和分布出现了一定程度的变化。但是结合下面的硬度和韧性测试结果，晶粒尺寸变化并不是本次实验关注的重点。
[图1]合金金相组织图
3.2合金硬度
为了分析激光功率和扫描速度对合金硬度的影响，本次实验进行了显微硬度测试。结果显示，随着功率和速度的升高，合金硬度不断增加。这是由于高功率高速的激光熔化对合金的晶粒尺寸和分布造成较大影响。此外，晶体缺陷会随着熔化和冷却过程的变化而发生，有效提高了钢材的硬度。
3.3合金冲击韧性
为了分析激光功率和扫描速度对合金冲击韧性的影响，本次实验进行了冲击试验。结果显示，随着功率和速度的升高，合金的冲击韧性不断减少。高功率高速的激光熔化对于合金的晶粒尺寸和分布造成较大影响，导致其冲击韧性有所降低。
图2展示了不同工艺参数下合金的冲击响应曲线。从曲线中可以看出，钢材的冲击韧性随着工艺参数的升高而减少。这是由于高功率和高速度的激光熔化导致合金晶体缺陷的增加，使其在冲击测试时产生更大的应力，从而导致冲击韧性减少。
[图2]不同工艺参数下合金的冲击响应曲线
四、结论
本次实验通过选区激光熔化工艺对GH4169合金进行了研究，并分析了不同工艺参数对其微观组织和冲击韧性的影响。结果显示，在不同的制造参数下，GH4169的显微硬度和冲击能均有所变化，同时，热循环对合金晶粒尺寸和分布也具有较大影响，但是晶粒尺寸的变化并不明显。最终得出，在合适的制造参数下，SLS工艺改善了GH4169合金的韧性，并达到了较好的性能。未来的研究可以进一步探究合金晶体缺陷和机械性能之间的关系，并优化SLS工艺参数，以获得更好的性能。