摘要
GH3230高温合金具备的较高热强性，优异的抗氧化性以及高温抗蠕变性，使得该合金在航空航天领域，尤其是航天发动机燃烧室火焰筒等热端部件的制备方面被大量使用。然而，传统的制造工艺如铸造、锻造等很难完成复杂零部件的制造加工，极大的限制了高温合金向工业化大规模应用的转变。激光选区熔化（Selective laser melting，SLM）技术不仅可以实现零部件从设计到制备的一体化成形，还具有原材料利用率高和设计自由度高等诸多优势，为高温合金的发展提供了良好的解决办法。但是，利用SLM制备的零件往往都会存在气孔和裂纹等缺陷，这些缺陷会对材料的服役寿命和使用性能造成负面影响。因此，本文通过不同的后处理工艺来改善SLM制备GH3230高温合金的微观组织，并总结出较优的后处理工艺参数以达到优化材料综合性能的目的。 论文研究了不同温度的热处理工艺对SLM制备GH3230合金微观组织和力学性能的影响。通过表征析出相的元素分布及尺寸，晶粒取向和大小等随热处理温度升高过程中的演化规律，来探索热处理对沉积态显微组织的影响，同时通过各种表征手段对沉积态和热处理态试样的力学性能进行测试。研究发现，沉积态纵截面由穿过数个熔池外延生长的柱状晶组成，并夹杂有细小枝晶。经热处理后，熔池形貌消失，基体内部析出了颗粒状/针状析出相。随着热处理温度的提升，析出相经历了“均匀析出-聚集性长大-回溶基体”的过程。结合JMatPro软件计算得到的析出相类型，EDS元素分布测试及XRD定性分析，表明该析出相为富W的M6C碳化物。经1250℃/30min热处理后合金的晶粒尺寸明显增大。随着热处理温度的升高，材料的硬度也明显降低。沉积态抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为913MPa、591MPa和31%，断裂方式为塑性断裂，断口存在制造过程中留下的孔隙缺陷；经1200℃/30min热处理优化后分别为898MPa、389MPa和41%，断裂方式为微孔聚集型韧性断裂，同时断面分布着较多的撕裂棱。 研究发现，对沉积态试样进行热处理后，虽然材料的延展性有所提升，但同时也影响了拉伸强度。因此，为进一步提升材料的力学性能，采用热等静压和热等静压+热处理的工艺方式，对热等静压试样进行不同温度的热处理工艺来探索微观组织演化机理和力学性能之间的关系。经热等静压处理后，熔池形貌消失，组织由不规则柱状晶和细小枝晶组成，并沉淀出第二相；经热等静压+热处理工艺后，显微组织未发生明显变化。EDS面扫描+XRD测试结果证实析出相为富W的M6C碳化物。热等静压处理后合金的平均晶粒尺寸为22.25μm，经热等静压+1250℃/30min热处理后减小到19.71μm。热等静压态试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为800MPa、454MPa和28%，经热等静压+热处理后提高至1015MPa、556MPa和49%。热等静压态试样的断裂方式为沿晶-韧窝型断裂，经热等静压+热处理后无显著变化。
NETL