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美国德克萨斯大学埃尔帕索分校的K.N.Amato等人分别采用电子束选区熔化技术(EBM)和激光选区熔化技术(SLM)成形了In625合金,对比了两种技术成形后合金的组织与性能。研究结果表明,采用增材制造技术制备的镍基合金可以达到良好的效果,其组织具有定向凝固的特征,机械性能与传统铸造和锻造成形相比有所提高。
    电子束选区熔化和激光选区熔化的成形设备分别采用ArcamA2系统和EOSM270系统(如图1),粉末粒径分别为22μm和20μm,对部分成形后的试样进行热等静压处理,以对比组织与性能的变化。

 



 图1   ArcamA2成形系统和EOS M270成形系统


    在显微组织方面,两种成形方法得到的组织中,析出相的形貌具有明显的不同(如图2),电子束选区熔化成形后的析出相为体心四方结构的Ni3Nb相,其形貌为长板条状,平行于成形高度方向,板条的尺寸为100nm×1000nm;激光选区熔化成形后析出相为Ni3Nb相,其形貌为球形颗粒,直径为10nm-20nm。对电子束选区熔化和激光选区熔化成形后的试样进行热等静压处理,可以看到析出相发生变化,电子束选区熔化成形的析出相主要为NbCr2相,并存在部分的Ni8Nb相和Cr,激光选区熔化成形的析出相主要为MoNb相,并包含有NbCr2相、NiNb相和Nb5Ni相。


(a)EBM成形                                                                         (b)SLM成形  


                                             图2  EBM和SLM成形In625合金的显微组织


在拉伸强度方面,表1给出了两种不同成形方法时合金的力学性能比较,激光选区熔化成形后的延伸率较低,热等静压处理后的Z向试样拉伸强度较高,达到0.88GPa,延伸率为58%,X,Y向试样的拉伸强度略有提高为0.90GPa,延伸率为58%。相比之下电子束选区熔化成形后合金的拉伸强度略有下降,Z向试样的拉伸强度为0.75GPa,屈服强度为0.41Gpa,延伸率为44%,热等静压处理后,拉伸强度变化不大为0.77GPa,屈服强度下降为0.33GPa,延伸率提高到69%。

表1  EBM与SLM成形In625力学性能比较