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安徽工业大学硕士学位论文

论文题目： 激光增材制造 IN625 镍基高温合金组织及性能研究
Study on the Microstructure and Mechanical
Properties of Deposited-IN625 Nickel-based
Super-alloy by Laser Additive Manufacturing








作 者： 秦兰兰 学院：材料科学与工程学院
指 导 教 师： 程广萍 单位： 安徽工业大学
协助指导教师： 陈长军 单位： 苏州大学
单位：
论文提交日期：2017 年 6 月 5 日
学位授予单位：安 徽 工 业 大 学
安徽马鞍山 234000
摘要
激光增材制造 IN625 镍基高温合金组织及性能研究
摘 要
激光增材制造技术(Laser Additive Manufacturing，LAM)是快速制造技术的一种，采
用高能量激光束扫描金属粉末或金属丝，从下到上成形出具有复杂形状的三维零构件，
在航空、医疗、化工等领域运用较为广泛。在这些领域中镍基高温合金引起了人们的广
大关注。IN625 镍基合金主要用于制造航空发动机的高温零部件，如涡轮叶片，涡***
等，激光增材制造技术具有快速、成本低、周期短、柔性高，高性能零件自由实体成形，
无需模具等优点。目前采用激光增材制造技术制备 IN625 镍基高温合金的研究仍处于起
步阶段，对其深入研究十分有意义。
本文采用激光增材制造技术制备了 IN625 镍基高温合金试样，然后对成形件进行高
温退火处理，研究了不同的退火温度下成形件的组织形貌特征以及综合机械性能。利用
光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及配有能谱分析仪(EDS)的场发射透射电子
显微镜(TEM)、多晶 X 射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、电子万能拉伸实验机、纳
米压痕测试仪以及摩擦磨损实验机等分析测试设备对增材制造 IN625 的组织形貌、物相
构成、析出相的形貌和类型、力学性能以及摩擦学性能进行了研究。分析了高温退火处
理对激光增材制造的 IN625 合金组织结构与相关性能的影响。实验获得了以下几方面的
研究结果：
在优化工艺参数的前提条件下，采用激光增材技术制造了 IN625 镍基合金块体试样
（尺寸：50 mm × 50 mm × 13 mm），该合金试样组织致密、无裂纹和孔隙等缺陷。XRD、
SEM、EDS、TEM 等分析结果表明：激光增材制造 IN625 镍基高温合金主要物相为固
溶了大量 Cr 的 γ-Ni 固溶体。γ-Ni 固溶体的微观组织为典型的树枝晶结构，一次枝晶沿
着试样沉积方向外延生长。沉积态试样的微观组织为典型的枝晶结构。沉积态试样由若
干沉积层组成，沉积层之间有明显的过渡区。对于每一沉积层，其上部区域和下部区域
相比，上部二次枝晶较为发达。从试样低部到顶部非搭接区，由于不同区域冷却速率与
温度梯度的差异，其枝晶形态发生了明显的改变，由二次枝晶较短枝晶→二次枝晶较长
枝晶→等轴枝晶转变。增材制造 IN625 合金中 γ-Ni 固溶体枝晶间析出相主要为粗大的
不规则形状的 Laves 相以及纳米级 MC 型碳化物（NbC, Nb(Ti)C）。
1000℃-1200℃的高温退火处理不改变增材制造 IN625 试样的主要物相结构类型，
当退火温度为 1000℃时，合