首页  >  科学研究  >  科研要闻
科学研究

科研要闻

疏达教授课题组揭示增材制造镍基高温合金中关键微量元素碳对裂纹及力学行为的影响机制

发布日期:2022-12-24   作者: 上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室   点击次数: 1377


       裂纹敏感性高是阻碍不可焊、高耐热镍基高温合金在增材制造中应用的主要因素。增材制造具有超高冷却速度、温度梯度等超常冶金工艺条件和远离平衡状态的微观组织结构特征,而传统的镍基高温合金主要针对铸造、锻造等常规工艺进行设计,往往并不适合激光选区熔化等增材制造工艺。因此,如何通过合金成分优化,设计兼具优异的可打印性能和力学性能的增材制造专用镍基高温合金,是目前的研究热点。

       近日,上海市先进高温合金及其精密成形重点实验室针对增材制造高耐热镍基高温合金的开裂难题,基于镍基高温合金复杂成分体系及增材制造超常冶金工艺特点,选取可在850℃环境下服役的典型高铝钛镍基高温合金IN738合金,系统地研究了该合金在增材制造过程中裂纹类型及产生机制。通过凝固热力学计算及裂纹形貌表征结果,结合增材制造工艺过程熔池及热影响区中元素分配行为及微观组织变化规律,阐明了增材制造合金中关键微量元素碳元素对裂纹及力学行为的影响机制,揭示了其在增材制造合金和传统铸造合金中显著不同的作用机制。发现碳含量相比传统铸造合金(0.11%)适当增加(0.3%)时,可以显著降低凝固裂纹和液化裂纹的敏感性,并获得优异的拉伸强度(1320 MPa)和塑性(14.7%)结合的打印态力学性能,从而为通过合金成分优化设计可打印的高耐热高温合金提供了新的思路。上述工作2022年10月发表在的增材制造领域顶级期刊《Additive Manufacturing》(IF=11.632)。论文第一作者是博士生周文哲,通讯作者是凝固科学与技术研究所谭庆彪博士和疏达教授。

      该工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目(51821001)的资助。



论文链接:https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103016