顶刊《Acta Materialia》:合金元素的微偏析对激光表面工程化718合金沉淀行为的影响( 四 )



图11 显示凝固过程中化学分配的伪二元相图 。
因此 , 区域C2包含Laves相和碳化物团块 , 在背散射SEM图像中产生明亮的斑块对比 , 而区域C1主要保留为奥氏体 , 不含那些富含重金属的相 。
3.2.竞争沉淀物和与其相关的成核屏障的晶体学
在几项早期研究中 , 已经详细研究了常规处理的718合金中的沉淀过程 。 γ′、γ〃和δ相的相对稳定性、它们与奥氏体γ基体的晶体学关系、与它们相关的成核势垒、它们在不同温度下的出现顺序及其生长特性都得到了很好的确立 。 还强调了合金成分的变化对这些特征有强烈的影响 。 在本论文中 , 我们研究了快速凝固工艺产生的成分变化(微观偏析)如何改变激光加工材料不同微观区域的沉淀过程 。

定量 APM γ“和γ”沉淀物统计(a)体积分数 , (b)颗粒半径 , (c)颗粒数密度 , (d)形态和 (e , f) 化学成分 。
在锻造条件下 , 主要存在球形形态的整体细γ′-和γ“-沉淀 , 体积分数分别为1.8 ± 0.3和2.0 ± 0.8 vol% 。 0.2小时DA条件下的粗γ’’沉淀物对应于通过TEM观察到的阵列 。 有时 , 粗γ′沉淀物伴随这些粗γ’’沉淀物 。 周围的体积主要由整体细γ′和γ“沉淀物占据 。 在DA过程中 , 上图e和f说明了Al+Ti富集γ′-沉淀物 , 用Nb富集γ“沉淀物 , 以及Al+Ti的排斥反应 。 对于γ′ , Nb的含量保持近似恒定 , Al+Ti和Ni含量在DA过程中略有增加 。 γ的情况更加复杂 , 随着其Nb和Ni含量的增加 , 以及DA期间Al+Ti含量的降低 。
3.3.γ’/γ”复合沉淀的形态和沉淀顺序
在近50年的时间里 , 成分接近718合金的合金中γ'和γ”析出物的物理关联引起了一些研究人员的注意 。 已发现(Al+Ti)/Nb比率控制沉淀的顺序 , 所述比率高于0.9有利于γ'沉淀 , 然后再形成γ’’ 。
在化学成分局部不均匀的本系统中 , 不同区域A、B和C中的(Al+Ti)/Nb比值分别为1.65、0.68和0.59 。 因此 , 枝晶核心(区域A)的成分有利于首先形成γ'沉淀 。 这些富含Al和Ti的沉淀物还溶解了超过其在相邻奥氏体中局部浓度的Nb原子 。 随着区域B中Nb含量的增加 , 获得了形成复合γ′/γ”沉淀形态的条件 , 并且可以观察到大量的三重态γ′/ 。 随着区域C1中Nb含量的进一步增加 , γ′沉淀的体积分数显著降低 , 这从相对较弱的γ′衍射点可以证明 。 γ”降水在该地区的优势 , 消除了γ′细颗粒的成像 。 即使是APT图像也无法在区域C1中定位成分接近γ'的粒子(图8(b)) 。

定量 APM γ“和γ”沉淀物统计(a)体积分数 , (b)颗粒半径 , (c)颗粒数密度 , (d)形态和 (e , f) 化学成分 。
3.4.本研究结果对新制造的718合金部件的影响
718合金激光熔化表面上的成分不均匀结构与激光增材制造(LAM)在块体中产生的结构具有显著的相似性 。 AM中的分层沉积材料经历了类似的快速熔化凝固循环 , 产生了含有成分梯度枝晶集合体的柱状晶粒[36
。 由于合金分区的性质和规模相似 , 预计沉淀行为将遵循本研究中观察到的相同趋势 。 预计会对机械性能产生重大影响的一些结构特征如下:
I)快速熔化固化循环不允许形成Laves相的长韧带 , 这已知会损害环境温度下的拉伸延展性 。
ii)溶质较薄 , 相对较软的枝晶芯只有γ′相沉淀 , 而硬的壳层含有高密度的γ′相和γ′/γ′/γ”三联体 , 有望产生较好的强度-延性组合 。
iii)平衡δ相沿枝晶间通道的析出(750°C时效)有效地将柱状晶粒破碎为枝晶大小的区域 。 由此产生的具有锚定边界的“细粒”结构有望产生抗蠕变的微结构 。
鉴于上述几点 , 本工作的结果可为理解激光增材制造后718合金“直接时效”过程中的沉淀过程提供指导 。
来源:Effect of micro-segregation of alloying elements on the precipitation behaviour in laser surface engineered Alloy 718 Acta Materialia doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116844
【顶刊《Acta Materialia》:合金元素的微偏析对激光表面工程化718合金沉淀行为的影响】参考文献:Morphology of y’ and y\" precipitates and thermal stability of inconel 718 type alloys Metall. Trans. (1973) 10.1007/BF02649604

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