高温合金粉末热裂敏感性和热裂敏感温度的表征方法技术

本发明专利技术涉及高温合金粉末材料热裂敏感性和热裂敏感温度的表征方法。先采用激光熔覆筛选粉末材料的热裂敏感性，后选用易发生热裂的成分的粉末材料加热保温后淬火冷却以获得不同温度条件下粉末的晶粒度特征参量，采用该成分粉末树枝晶和等轴晶转变临界温度以下的温度热等静压并进行金相试样磨样，用激光热源以不同的工艺参数在金相试样表面扫描，通过图像识别寻找金相磨面激光扫描区附近发生热裂的区域并测量该区域的晶粒尺寸和微裂纹密度，评价材料的热裂敏感性，对比测得的保护气氛下不同温度粉末对应的晶粒度特征参量，寻找两种试样晶粒度相近的温度获得热裂敏感温度的区间。解决了现有技术难以确定高温合金粉末材料热裂敏感温度区间的局限性。裂敏感温度区间的局限性。

【技术实现步骤摘要】
高温合金粉末热裂敏感性和热裂敏感温度的表征方法


[0001]本专利技术属于增材制造用高温合金粉末领域，涉及高温合金粉末材料热裂敏感性和敏感温度的评价表征方法。

技术介绍

[0002]近年来增材制造(3D打印)技术开始应用于制备航空航天复杂高温合金结构件上。高合金化、高γ
’
含量(>50
‑
60wt.％的γ
’
)镍基高温合金是当前航空发动机转动部件的主力材料，合金在高能束增材制造时由于工艺过程高温、高加热冷却速度和高温度梯度等特点容易产生热裂缺陷，成为限制该类材料应用的重要原因之一。如何有效确定高温合金粉末材料的热裂倾向和热裂敏感温度区间对增材制造用高温合金材料设计和打印工艺参数的优化至关重要，也决定着最终制件的性能。然而，由于合金粉末增材制造成形过程特别是选区激光熔化是一个高温、高速(光斑移动速度快、加热冷却速度快)的物理冶金过程，确定粉末材料热裂敏感性特别是热裂敏感温度区间的准确测定是采用现有技术手段较难实现的。如何建立热裂敏感性——打印工艺参数——热裂敏感温度的关系成为当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温合金粉末材料热裂敏感性和热裂敏感温度的表征方法，其特征在于：所述的表征方法采用激光熔覆筛选高温合金粉末材料的热裂敏感性，然后选用发生热裂成分的高温粉末材料在真空或保护性气氛下加热保温后淬火冷却以获得不同加热温度下粉末的晶粒度特征参量备用，采用该成分粉末树枝晶和等轴晶转变临界温度以下的温度热等静压并进行金相试样磨样，采用激光热源以不同的工艺参数在金相试样表面扫描，在电镜下通过图像识别寻找金相磨面激光扫描区附近发生热裂的区域并测量该区域的晶粒尺寸和微裂纹密度，对比此前测得的真空下不同温度粉末对应的平均晶粒尺寸，通过两种试样中最接近晶粒尺寸所对应的温度进而获得热裂敏感温度的温度区间及其对应的热裂微裂纹密度。2.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于：所述方法包含以下具体步骤：步骤一、将所制备的高温粉末筛分为所需粒度等级；步骤二、采用同轴送粉增材制造设备对高温合金粉末材料进行热裂倾向筛查，选出增材制备后开裂的合金成分；步骤三、将所选成分的高温合金粉末放入不锈钢包套中除气、封焊、密封；步骤四、将包套内松散粉末放入热处理炉中加热至不同温度、保温一定的时间然后快速取出淬入冷水中冷却至室温；步骤五、将不同温度热处理后的松散高温合金粉末进行金相制样，在电镜下观察粉末的截面显微组织，获得粉末经不同温度处理后的晶粒度，同时要获得该成分高温合金粉末树枝晶到等轴晶的临界转变温度；步骤六、将包套放入热等静压机中加热保温将粉末固结成形，保温温度远低于高温合金粉末树枝晶到等轴晶的临界转变温度；步骤七、取热等静压后圆柱试样，垂直于圆柱轴线方向切取截面试样并进行标准金相磨样和抛光，形成光亮的高温合金粉末截面形貌；步骤八、利用选区激光熔化增材制造设备的激光热源扫描热等静压后金相试样表面，采用不同的工艺参数激光束扫描热等静压后金相试样表面以模拟增材制造实际工况，在粉末光亮截面表面形成激光熔覆通道；步骤九、观察不同工艺参数下激光扫描熔覆粉末后的熔覆通道热影响区显微组织，寻找微裂纹，并对热影响区裂纹和晶粒进行定量分析；步骤十、对比不同温度加热后原始粉末的显微组织和不同增材制造工艺条件下粉末激光熔覆道热影响区的显微组织，找到组织相近的试样所对应的温度，进而确定增材制造工艺条件下高温合金粉末熔覆通道热影响区温度和微裂纹数量。3.根据权利要求2所述的表征方法，其特征在于：所述步骤一中高温合金粉末粒度范围为1μm～53μm和53～150μm；所述步骤二采用同轴送粉增材制备设备对高温合金粉末材料进行热裂倾向筛查，激光功率500
‑
1000w，选出打印开裂的合金成分；所述步骤三中不锈钢包套的直径为8
‑
30mm，长度50
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亮，李周，肖程波，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：