激光增材制造（LAM）工艺的主要目的是从合适的合金粉末直接从CAD文件中制造高密度、近净形状的复杂形状产品 。 适用于增材制造的合金 ， 在加工状态下 ， 应达到与常规铸造、热锻和热处理工艺接近的性能 。 718合金确实符合这一要求 。 已经证实 ， 在加工状态下 ， 添加制造（AM）合金718（在枝晶间通道中含有Laves相沉淀分布）具有比常规加工材料更好的拉伸延展性 ， 尽管屈服强度和拉伸强度值稍低 。 在随后的老化过程中 ， 随着亚稳态γ′和γ〃相的析出 ， 强度值恢复到与常规加工材料相当的水平 ， 但会有一定的延性损失 。
激光模式APM重建条件（a）锻造 ， （b）0.2小时DA ， （c）0.6小时DA和d）完全DA 。
上图a中的锻造条件表现出精细的γ′和γ“沉淀结构 ， 主要表现为整体形态 ， 几乎没有双胞胎和三重态貌 。 图b显示了在0.2 h DA条件下具有相似形貌的沉淀物 。 然而 ， 在这个数据集中发现了一些粗γ“沉淀物 。 图c中的0.6 h DA条件表现出各向异性沉淀物生长 ， 细小的整体γ′-和γ“-沉淀物逐渐演变为圆盘状双胞胎和三重态 。 图d中的完整DA条件显示圆盘状γ′-和γ“-沉淀物主要以双胞胎和三胞胎形态形式出现 。
由于多道激光处理 ， 在激光表面熔化过程中也会产生多次热循环的影响 。 激光加工期间的给定位置经历熔化 ， 随后在第一热循环中固化 。 因此 ， 根据激光加工参数（功率、扫描速度等） ， 在熔合区的任何给定位置处的这些多次热循环在一定数量的后续热循环期间继续将该位置处的峰值温度升高到高于熔化温度 。 因此 ， 熔合区内产生的凝固结构可作为研究后续时效过程中沉淀行为的初始结构 。 不同合金元素的微观偏析产生了不同成分的不同区域 ， 预计这些区域会表现出不同的沉淀行为 。 目前的工作旨在识别这些不同的区域 ， 在随后的老化过程中每个区域内的沉淀过程 ， 并根据相对稳定性和与竞争阶段相关的成核障碍使结果合理化 。 通过SEM、衍射和相对比TEM ， 在不同长度尺度上追踪了成分梯度结构中竞争沉淀相的演变 ， 并通过原子探针层析成像对局部体积进行元素分析 ， 使结果合理化 。
2.结果
2.1.凝固态微观结构
对718合金样品的多轨道激光加工表面的抛光横截面的微观结构的检查表明 ， 经处理的表面具有凝固微观结构 ， 该凝固微观结构主要为树枝状 ， 一些等轴晶粒靠近顶部表面 。 由于熔池直径（~600μm）大于光栅间距（200μm） ， 熔化区的每个点都经历了多个熔化和凝固循环（3~5） 。 如定向成像显微镜所示 ， 通常厚度约为1-2μm的几个枝晶构成柱状晶粒（图1（a）） 。 显示这种凝固形态的层（以下称为熔合区）在分别为700（14.85）、900（19.10）和1100（23.34）的W激光功率（J/mm2的注量）下进行多轨激光处理的样品的深度分别为94μm、116μm和160μm 。
图1 （a）718合金激光加工表面熔合区内的柱状晶粒 ， （b）柱状晶粒内的树枝状晶 ， 树枝状晶间区域有沉淀物（在背散射电子图像中显示出鲜明对比） 。
如图1（C）所示 ， 枝晶间通道（区域C）由两个子区域C1和C2组成 。 枝晶间/胞间边界可描述为富含Nb和Mo的奥氏体连续层 ， 并以规则间隔出现的颗粒簇进行装饰（图1（b）） 。 在这些簇中发现了两种不同的颗粒形态 ， 如图2（a）所示 ， 在其中一个簇的高倍背散射SEM图像中可见 。 第一种形态表现为“液滴分叉” ， 称为“L” ， 在背散射SEM图像中显示出更亮的对比度（图2（a）） ， 而另一种形态由不规则形状的“块状”颗粒组成 ， 在背向散射SEM图像上显示出更暗的对比度 。 为了识别与这些不同形态的颗粒相对应的相 ， 通过聚焦离子束切片进行现场特定取样 ， 并通过TEM检查这些样品 。 图2（b-d）显示了包含“L”颗粒的区域的微观结构和相应的衍射图案 ， 其被鉴定为Laves相（C14结构） ， 晶格参数为a=0.455 nm和c=0.754 nm 。 在几个区域中发现了“L”形态和Laves相结构之间的这种对应关系 。 一些Laves相颗粒表现出高密度的断层（图2（b）） ， 正如在拓扑紧密堆积（TCP）结构中所预期的那样 。 该颗粒的衍射图案（图2（c））可作为Laves相区和奥氏体区（γ）的超位置进行索引 。
图2 在枝晶间通道（区域C2）（a）SEM背散射（b）TEM图像中 ， 标记为“L”的较亮对比颗粒以及MC和M23C6碳化物 ， 显示了断裂的沉淀 。
2.2.枝晶核心的老化响应（区域A）
该区域的体成分和平均成分之间的比较表明 ， 枝晶的核心耗尽Nb和Mo ， 同时富集Al 。 在600°C下老化24小时 ， 这对应于γ'沉淀的初始阶段 ， 导致γ'的均匀形核 ， 如图3（a）中的暗场图像所示 。 来自该区域的选定区域电子衍射图案（图3（b））显示了与L12有序相关的超晶格反射 。 在4%的Al 4上构建的proxigram图4（b）所示的等浓度表面揭示了γ和γ′相之间的元素分配 。 可以注意到 ， 在γ′相中 ， Al、Ti和Nb富集 ， Fe和Cr几乎完全耗尽 。
推荐阅读
- 潮州特斯拉失控，个人认为肇事司机说谎了！
- 资源站站长被版权诉讼逼的要自杀
- 15年初三女生扶老人被讹，家属上门扬言：不赔钱就把人抬到你们家
- 顶刊《Acta Materialia》： 定向能沉积增材制造的相关同步加速器X射线成像和衍射
- Nature 子刊：研究人员通过高速 3D 单病毒跟踪捕获病毒-细胞相互作用的起点
- 吞噬星空：古文明遗迹中有哪些宝物？罗峰将它们全部都得到了？
- 女儿把房子借给父母住，爹过世后哥要分房，妹妹：至今还欠我10万
- 六连板的供销社热门股，靠补助止损
- Nature：超细晶粒高强度钛合金的增材制造