K42O2高温合金激光选区熔化成形微观组织研究

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1、第43卷第1期火箭推进v01．43，№．12017年2月JouRNALoFRocKETPRoPuLsIoNFeb．2017K4202高温合金激光选区熔化成形微观组织研究左蔚，张权明，吴文杰，周化光(西安航天发动机厂，陕西西安710100)摘要：为了实现激光选区熔化成形(sLM)这项新工艺在液体火箭发动机高温合金结构上的推广应用，明晰其强化机理以及研究相应的热处理制度，对激光选区熔化快速凝固条件下组织形成及演化规律、第二相析出特点进行了分析和讨论。采用SLM成形K4202镍基高温合金试样，通过光学显微镜

2、(0M)、扫描电镜(SEM)及x射线衍射(xRD)等理化分析手段，将基于ANSYS生死单元技术的温度场数值模拟结果和经典凝固理论相结合，揭示了其组织特征及演化规律：沉积态表现为外延生长柱状晶，层间可见层带组织，顶部出现转向枝晶和二次枝晶臂，17强化相和碳化物的析出受到抑制。关键词：激光选区熔化；K4202高温合金；组织特征；演化规律中图分类号：V261—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2017101—0055—05TⅥicrostmctureofselectivelasermelted

3、nickel_basedsuperalloyK4202ZUOWei，ZHANGQuanming，、ⅣUWenjie，ZHOUHuaguang(Xi’anSpaceEngineFactory，Xi’an710100，China)Abstra脱：hlordertorealizethepopul撕zationand印plicationofselectivelasermelting(SLM)iIlIloVatiVeprocessintheliquidrocketsuperalloystmcture，itsst

4、ren舒henmechanismandcollrespondingheattreatmentregimearerevealed．Themicrostmcturefomation，evolution1awsandphasef．onnationcharacteristicsofSLMunderrapidsolidificationconditionarediscussedandanalyzedinthisanicle．Theopticalmicrograph(OM)，scaIlIlingelectronm

5、icroscopy(SEM)，X—raydimaction(XRD)，andANSYSthermalsimulationcombiningwithclassics01idi丘cationtheorywereadoptedonaK4202superalloysamplefabricatedbySLMtorevealitsmicrostmcturecharacteristicsandevolutionlaws．Itwasobservedthattheas—depositedmicrostmcturewas

6、out—ofequilibrium，composedofepitaxialelongatedc01umarcrystalparallelingtothedepositiondirection，butatthetopoftheSLMsamplethedendritesgrewalongthelasersca皿ingdirectionand印pearedasseconda叫dendriteam，收稿日期：2016—07—27；修回日期：2016一10—29基金项目：国防科工局技术基础科研瓒目(JsJc20

7、132038016)作者简介：左蔚(1991一)，男，硕士，研究领域为高温合金激光增材制造技术56火箭推进2017年2月andtheprecipitatedphaseswereinhibited．KeywordS：selectiVelasermelting；K4202nickel_basedsuperalloy；microstmcturecharacteristic；ev01utionlaw0引言1实验材料及方法K4202高温合金是我国专门为新一代液氧煤油发动机研发的新型高温合金，目前已经在我国新一代

8、液氧煤油发动机关键热端部件得到广泛应用。基于提质增效的目的，有必要开展激光增材制造技术这项新工艺在液体火箭发动机上的应用研究。激光选区熔化成形技术(selectivelasermelt—ing，简称SLM)作为激光增材制造技术的一种，通过逐层铺粉，利用高能激光熔化处于松散状态的金属粉末薄层，逐层熔凝堆积，一次性成形出高致密度的三维零件。国内北京航空航天大学王华明院士团队、西北工业大学黄卫东教授及林鑫教授团队在激光增材制造，特别是在激光熔化沉积(Laser