图8 不同电磁场强度热处理后的LSFed Inconel 718高温合金试样的晶粒尺寸分布 。
结果表明 ， LSFed试样中再结晶晶粒组织的分布与残余应力的大小和分布一致 。 高的残余应力增强了再结晶过程 ， 使晶粒更加细小 。 从图8中还可以看出 ， 随着磁场强度的增加 ， 小于150 μm的小晶粒比例增加 ， 而在较大的晶粒中则呈现相反的趋势 。 而80mt更高的磁场强度会导致大颗粒和小颗粒在整个视野中分布不均匀 。 这可能是由于使用过大的电磁场强度时产生的乱流 。 具体原因还需要进一步分析 。
3．4． LSFedInconel 718高温合金试样的拉伸性能
图9为不同电磁场强度下 ， LSFed Inconel 718高温合金在沉积状态和热处理状态下的应力-应变曲线 。 对于沉积态试样(图9a) ，EMS可以同时有效提高拉伸强度和塑性 。 在磁场强度为30、50、80 mT时 ， 拉伸强度分别为1023、1048、1072 MPa 。 相应样品的伸长率分别为12%、25%、34%和32% 。 结果表明 ， 在沉积状态下 ， EMS同时提高了材料的强度和塑性 。 材料的强化是由于γ枝晶基体的固溶强化 ， 因为EMS可以有效地增强熔池中液态金属的对流 ， 增加固液界面的温度梯度 ， 降低凝固的本构过冷倾向 。 这些都将导致γ枝晶中合金元素含量的增加和抗拉强度的提高 。 材料的延性与Laves相的形态和数量有关 ， 在外界荷载[15
作用下 ， Laves相的脆性往往会导致材料在变形过程中出现应力集中和裂纹萌生 。 因此 ， 在较高的磁场强度下 ， 当EMS使Laves相的尺寸和数量减小时 ， 沉积试样的伸长率相应增大 。
图9 lssfed Inconel 718高温合金试样在不同电磁强度下(a)和热处理后(b)的应力-应变曲线 。
至于热处理样品如图7所示b lsf样品制作的抗拉强度电磁场强度030、50和80吨增加到135913881362和1352 MPa分别高于as-deposited样品和伪造的材料在相同的条件 。 拉伸强度的提高主要是由于时效过程中γ″相和γ′相的形成 。 众所周知 ， γ -″相和γ′相等析出相强化相的形成对合金元素的分布十分敏感 。 1100℃固溶处理足以实现合金元素的均匀化 ， 这有利于拉伸强度的提高 。
需要指出的是 ， 不同磁场强度沉积的试样在热处理后抗拉强度与塑性的差异变小 ， 如图6所示 ， 说明电磁搅拌对热处理后的试样的影响并不显著 。 对于大多数修复问题 ， 不允许进行更高温度的固溶处理 ， 这种处理将保留沉积样品的典型特征 。 EMS可以用于增强激光修复零件的材料 ， 因为不允许更高的温度固溶处理 。
(左)两种不混溶的电解质溶液之间的界面卡通 ， 纳米粒子吸附在界面上(实际上纳米粒子比离子大得多)和(右)计算出三种尺寸的量子点的低能光吸收峰波长作为电压的函数 。 这三条曲线对应的零场吸收峰分别为490、560和620 nm 。
如上图 ， 在两种不相混电解质溶液(ITIES)的界面上的半导体纳米粒子可以使其在界面两侧都能被光线照射 。 由于盐浓度的不同 ， 该纳米粒子非常薄(nm量级) ， 并且在没有离子流过界面的情况下对电压也很稳定 。 纳米粒子的表面张力和极化率加深了电势阱 。 当粒子的尺寸大致在一个或几个纳米量级时 ， 溶剂化作用的平衡将纳米粒子推向水相 ， 而电场则将其推向有机相 。
为了比较不同试样的断裂机理 ， 利用SEM观察了断裂形貌 ， 结果如图8所示 。 添加或不添加EMS的沉积试样的断口表面均呈现典型的韧窝和撕裂脊定向排列 ， 如图8a所示 。 韧窝中有破碎和剥落的颗粒 ， 在韧窝周围形成微裂纹 。 从颗粒的形状、分布和数量等方面确定其为分布在枝晶间的Laves相 。 Laves相是脆性的 ， 在外界载荷下很难变形 。 应力集中发生在Laves与γ基体的界面上 。 当应力水平足够高时 ， 界面会形成微裂纹 ， 部分Laves粒子会断裂释放应力 。 因此 ， Laves相的存在不利于材料的拉伸性能 ， 尤其是延性 。 在LSF过程中应用EMS后 ， 酒窝中Laves相颗粒数量减少 ， 酒窝形状更加规则 ， 如图8b所示 。
这意味着EMS引起的Laves形状和数量的改变 ， 可以降低Laves周围发生应力集中和微裂纹形成的概率 。 图8c和d为热处理后试样的断口 ， 在热处理后的断口中 ， 有EMS和没有EMS沉积的试样没有明显的区别 。 这也表明热处理后的试样具有几乎相同的拉伸性能 。 由此可以得出 ， EMS对Inconel 718高温合金1100℃高温固溶处理后组织和拉伸性能的影响将被消除(见图10) 。
图10 LSFed Inconel 718高温合金拉伸断口形貌研究 。 (a)和(b)处于沉积状态 ， (c)和(d)经过热处理 。 (a)和(c)在没有EMS的情况下制备 ， (b)和(d)在有EMS的情况下制备 ， 电磁强度为50 mT 。
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