GH3536材质介绍
GH3536合金是一种主要以铬和钼固溶强化的镍基高温合金（对应牌号为Hastelloy-X），具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性能，在900℃仍具有中等的持久和蠕变强度，适用于制造高温服役结构的热端零部件，如尾锥体、涡流排气管和燃烧喷嘴壳体等。然而此类部件形状复杂，内部往往还存在流道或多孔结构，传统工艺多采用多次焊接复合而成，不仅难以保证尺寸精度，还会影响气体流的稳定性，即使通过精锻工艺也难以满足制造业的需求。选区激光熔化成形技术（selective laser melting,SLM）是一种以激光为热源，通过对金属粉末层进行逐点熔化，逐线搭接，逐层凝固堆积的方式来实现高复杂度零件的一体化“近净成形”技术，使得制约GH3536合金件加工的瓶颈问题迎刃而解。但由于SLM成形过程中合金粉末需在特定的极短交互时间内完成熔化、凝固和冷却，局部化热输入造成*的温度梯度与凝固过程中产生的较大残余应力会导致合金出现组织缺陷与成分偏析。因此，选区激光熔化成形件通常需进行后热处理来修复合金内部缺陷，调控显微组织的成分、结构并改善合金的力学性能。
实验材料选取
本实验采用气雾化球形GH3536合金粉末作为SLM沉积原料，合金粉末的化学成分如下图所示，符合GB/T14992-2005中GH3536高温合金的成分要求。
化学成分：
C | Cr | Ni | Co | W | Mo | Al | Ti |
0.05-0.15 | 20.5-23.0 | 余量 | 0.50-2.50 | 0.20-1.0 | 8.0-10.0 | 0.50 | 0.15 |
Fe | B | Mn | Si | P | S | Cu | |
17.0-20.0 | 0.01 | 1.0 | 1.0 | 0.025 | 0.015 | 0.50 |
实验结果分析
不同热处理态的GH3536合金的室温拉伸性能
对沿不同方向制备的SLM试样、ST试样和HIP试样进行室温拉伸测试，并与工业标准HB 5497-1992进行了对比。3种试样在室温下沿横/纵向的抗拉强度与屈服强度均超过锻件标准的要求，但延伸率各有不同。SLM试样沿横向抗拉强度为769 MPa，比纵向高58 MPa；横向屈服强度为465 MPa，比纵向高44 MPa；纵向延伸率为27.81%，比横向高7.21%；即室温下SLM试样的拉伸性能存在各向异性，合金的拉伸性能不仅受材料固有特性的影响，还与显微组织结构有关，对于SLM成形的试样则更要考虑到熔池界的影响。SLM试样的微观组织可视为“熔池界-超细柱状亚晶”的交错分布组成。一般来说，晶粒越细小抗拉强度越高，塑性越好。熔池界包围区域内为细长的柱状微晶，均匀分布，保证了SLM试样的高强度和良好的塑性，而空间分布的熔池界则会极大地影响SLM试样的塑性。由于熔池界的结合性能本身弱于晶界，而且熔池搭接区的熔池界还存在局部“粗晶区”，使得熔池界成为试样的性能薄弱区。当SLM试样进行塑性变形时将优先沿熔池界进行滑移。而单位面积内试样在纵向截面的熔池界（长度）数量要远多于横向截面，这意味着当SLM试样沿纵向进行拉伸时，塑性变形更易进行，因此在宏观上表现出更优秀的延伸率，但抗拉强度略低于横向。
ST试样沿横向的抗拉强度与屈服强度分别为695和382 MPa，延伸率为31.13%。沿纵向的力学性能与横向基本相同，这与横/纵向显微组织相似的观察结果相一致。熔池界的消除是ST试样拉伸性能各向异性消失的主要原因。固溶处理消除了沉积态试样的气孔和裂纹等缺陷，且高温处理会促进组织中奥氏体数量的增多，导致ST试样的延伸率明显提高，与SLM试样的横向延伸率相比提高了10.53%。但固溶处理会使合金晶粒在高温下发生再结晶与长大，导致其拉伸断裂强度和屈服强度发生明显降低。HIP试样与ST试样的室温拉伸力学行为相类似，但横/纵向的抗拉强度约为728 MPa，屈服强度为429 MPa。虽然抗拉强度较SLM试样的横向抗拉强度低约41MPa，但比其纵向抗拉强度提高了11 MPa。延伸率达到38.65%，比ST试样提升了7.52%，比SLM试样的纵向延伸率提高了38.9%。HIP试样的强度并未像ST试样出现明显的下降，这主要得益于合金内部缺陷的消除与晶界形态的变化。
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