Study on the Porosity and Heat Treatment of GH3230 Nickel-based Superalloy Prepared by SLM

YAN Mengzhe; XI Xin; LI Xiao; LU Yongxin; LIN Danyang; SONG Xiaoguo

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.15

Human-machine Cooperation & Intelligent Welding | Views : 0 下载量: 2481 CSCD: 0

PDF
Export
Share
Collection
Album

Study on the Porosity and Heat Treatment of GH3230 Nickel-based Superalloy Prepared by SLM
Vol. 53, Issue 9, Pages: 116-123(2023)
Received：01 September 2023，

Published：25 September 2023
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.15
稿件说明：

移动端阅览

闫梦喆，席鑫，李霄，等.选区激光熔化制备GH3230镍基高温合金成形工艺及热处理影响研究［J］.电焊机，2023，53（9）：116-123. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.15.

YAN Mengzhe, XI Xin, LI Xiao, et al.Study on the Porosity and Heat Treatment of GH3230 Nickel-based Superalloy Prepared by SLM[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(9): 116-123. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.15.

摘要

采用选区激光熔化技术（selective laser melting，SLM）制备了GH3230镍基高温合金，研究了工艺参数对GH3230镍基高温合金成形缺陷的影响。结果表明，在扫描速度为900 mm/s、激光功率210 W、扫描间距0.09 mm、铺粉层厚度0.04 mm的工艺条件下，成形试样的孔隙率达到最小值（0.010 8%）。随后对最佳参数试样进行了固溶处理，研究固溶处理对试样微观组织和力学性能的影响。结果表明，进行固溶处理后的试样表面会析出大量连成线状的碳化物颗粒，随着保温时间的延长，碳化物颗粒尺寸及数量呈现先增长后降低的趋势，合金内部发生再结晶现象，与此同时，试样屈服强度由421.8 MPa降低至347.8 MPa，抗拉强度由763.4 MPa降低至678.9 MPa，而延伸率由17.19%增长至21.2%，合金强度降低而塑性升高。固溶处理不能消除打印缺陷。

Abstract

GH3230 nickel-based superalloy was prepared by selective laser melting (SLM). The influence of process parameters on forming defects of GH3230 nickel-based superalloy was studied. The results show that when the scanning speed is 900 mm/s

the laser power is 210 W

the scanning distance is 0.09 mm

and the thickness of the powder layer is 0.04 mm

the minimum porosity of the formed sample is 0.010 8%. The results of the study on the effect of solution treatment on the microstructure and mechanical properties of the samples with the best parameters show that a large number of linear carbide particles will be deposited on the surface of the GH3230 superalloy formed after solution treatment. With the extension of holding time

the size and number of carbide particles will first increase and then decrease

and recrystallization will occur in the alloy. At the same time

the yield strength and tensile strength of molded specimens decreased from 421.8 MPa to 347.8 MPa

from 763.4 MPa to 678.9 MPa

and the elongation increased from 17.19% to 21.2%. The strength of the alloy decreases while the plasticity increases.

关键词

Keywords

references

杜金辉，赵光普，邓群，等 . 中国变形高温合金研制进展［J］. 航空材料学报， 2016 ， 36 （ 03 ）： 27 - 39 .

DU J H ， ZHAO G P ， DENG Q ， et al . Development of Wrought Superalloy in China ［J］. Journal of Aeronautical Materials ， 2016 ， 36 （ 03 ）： 27 - 39 .

杨谦 . 增材制造在航空发动机燃烧室中的应用［J］. 航空动力， 2018 （ 04 ）： 26 - 29 .

YANG Q . Additive Manufacturing for Combustors ［J］. Aerospace Power ， 2018 （ 04 ）： 26 - 29 .

宋志坤，刘元富，陈德强，等 . 热处理对选区激光熔化GH3230高温合金显微组织及高温拉伸力学性能的影响［J］. 稀有金属材料与工程， 2022 ， 51 （ 7 ）： 2654 - 2661 .

SONG Z K ， LIU Y F ， CHEN D Q ， et al . Effect of Heat Treatment on Microstructure and High Temperature Tensile Mechanical Properties of Selective-Laser-Melted GH3230 Superalloy ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2022 ， 51 （ 7 ）： 2654 - 2661 .

左寒松，徐向辉，金文中，等 . SLM成形金属薄壁件表面缺陷形成机理研究［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 06 ）： 15 - 22 .

ZUO H S ， XU X H ， JIN W Z ， et al . Study on Formation Mechanism of Surface Defects of Metal Thin-wall Parts by SLM ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 06 ）： 15 - 22 .

郭朦，戴延丰，黄斌达 . 典型航空机电产品激光粉末床熔融技术应用现状与发展［J］. 中国激光， 2023 ， 50 （ 16 ）： 1602304 .

GUO M ， DAI Y F ， HUANG B D . Application Status and Development of Laser Powder Bed Fusion Technology in Typical Electromechanical Aviation Products ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2023 ， 50 （ 16 ）： 1602304 .

李培芬，宾远红 . 激光选区熔化成型金属零件存在的缺陷探讨［J］. 热加工工艺， 2022 ， 51 （ 12 ）： 6 - 10 .

LI P F ， BING Y H . Research on Defects in Moulding Metal Parts by Selective Laser Melting ［J］. Hot Working Technology ， 2022 ， 51 （ 12 ）： 6 - 10 .

马大卫 . 激光选区熔化成型过程参数及缺陷影响分析［J］. 铸造技术， 2021 ， 42 （ 06 ）： 460 - 464 .

MA D W . Analysis of Process Parameters and Defects in Selective Laser Melting ［J］. Foundry Technology ， 2021 ， 42 （ 06 ）： 460 - 464 .

宗学文，刘文杰，张树哲，等 . 激光选区熔化GH3536镍基高温合金的微观组织和晶体取向［J］. 稀有金属材料与工程， 2020 ， 49 （ 9 ）： 3182 - 3188 .

ZONG X W ， LIU W J ， ZHANG S Z ， et al . Microstructure and Crystal Orientation of Nickel-based Superalloy GH3536 by Selective Laser Melting ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2020 ， 49 （ 9 ）： 3182 - 3188 .

张雪峰，李怀学，胡全栋，等 . 热处理对激光选区熔化GH4169高温合金的组织与拉伸性能的影响［J］. 航空制造技术， 2019 ， 62 （ 19 ）： 78 - 85 .

ZHANG X F ， LI H X ， HU Q D ， et al . Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Tensile Properties of GH4169 Superalloy Fabricated by Selective Laser Melting ［J］. Aeronautical Manufacturing Technology ， 2019 ， 62 （ 19 ）： 78 - 85 .

赵国栋，王昊，赵建平 . GH4169激光选区熔化成形残余应力数值模拟研究［J］. 电焊机， 2022 ， 52 （ 7 ）： 7 - 17 .

ZHAO G d ， WANG H ， ZHAO J P . Residual Stress Numerical Simulation of Selective Laser Melting for GH4169 Alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2022 ， 52 （ 7 ）： 7 - 17 .

李范，卢强，佘亚东 . 激光选区熔化GH4099高温合金成形工艺及组织性能［J］. 材料热处理学报， 2021 ， 42 （ 09 ）： 98 - 104 .

LI F ， LU Q ， SHE Y D . Forming process and microstructure and properties of selective laser melted GH4099 superalloy ［J］. Transactions of Materials and Heat Treatment ， 2021 ， 42 （ 09 ）： 98 - 104 .

李赵萍，刘鹏，王建阳，等 . 热处理对SLM制备钛合金散热结构组织性能的影响［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 5 ）： 54 - 58 .

ZHAO P ， LIU P ， WANG J Y ， et al . Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Properties of TC4 Titanium Alloy Cooling Structure Prepared by SLM ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 5 ）： 54 - 58 .

Xi X ， Lin D ， Song X ， et al . Strength-plasticity transition mechanism after the solution treatment of GH3230 superalloy fabricated via laser powder bed fusion ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2023 ， 876 ： 145124 .

Zhang Z ， Han Q ， Liu Z ， et al . Combined effects of heat treatment and TiB2 content on the high-temperature tensile performance of TiB2-modified Ni-based GH3230 alloy processed by laser powder bed fusion ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2022 ， 861 ： 144379 .

李伟 . 碳含量及固溶温度对SLM成形GH3230微观组织及力学性能的影响［D］. 北京：北京交通大学， 2021 .

LI W . Effect of Carbon Content and Solid Solution Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of GH3230 Formed by Selective Laser Melting ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2021 .

骆凡 . 激光选区熔化成形K418高温合金及其石墨烯强化机制研究［D］. 陕西：西安石油大学， 2022 .

LUO F . Study on selective laser melting forming of K418 superalloy and graphene strengthening mechanism ［D］. Shanxi ： Xi’an Shiyou University ， 2022 .

杜星霖，鞠泉，马惠萍，等 . GH3230合金M 23 C 6 型碳化物的析出行为［J］. 金属热处理， 2021 ， 46 （ 02 ）： 50 - 54 .

DU X L ， JU Q ， MA H P ， et al . Precipitation behavior of M 23 C 6 type carbides in GH3230 alloy ［J］. Heat Treatment of Metals ， 2021 ， 46 （ 02 ）： 50 - 54 .

Montero-Sistiaga M L ， Dhansay N M ， Bautmans L ， et al . Fatigue performance of micro-crack free Hastelloy X produced by selective laser melting （SLM）［C］// ESIAM 19 ， 2019 ： 9 - 11 .

Tan Q B ， Zhu G L ， Zhou W Z ， et al . Precipitation， transformation， and coarsening of carbides in a high-carbon Ni-based superalloy during selective laser melting and hot isostatic pressing processes ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2022 ， 913 ： 165196 .

Cherry J A ， Davies H M ， Mehmood S ， et al . Investigation into the effect of process parameters on microstructural and physical properties of 316L stainless steel parts by selective laser melting ［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2015 ， 76 （ 8 ）： 869 - 879 .

编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com