昌航顶刊丨激光定向能沉积Inconel 718高温合金的各向异性组织与摩擦磨损性能

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Inconel 718高温合金是一种镍铬铁基高温合金，由于具有良好的可焊性、耐腐蚀性、优异的热加工性能和高温强度，广泛应用于航空、航天、石油化工、冶金和矿山等领域。然而它的硬度和耐磨性较低，在使用过程中磨损严重甚至开裂。考虑到激光加工Inconel 718零件的恶劣工况，迫切需要对其耐磨性进行系统的研究。此外，由于各向异性组织和不同热处理条件的影响，激光定向能沉积(LDED) Inconel 718高温合金的磨损机理尚不清楚，进一步限制了其在对磨损性能要求较高的车轴和盘类零件中的应用。

近日，南昌航空大学刘奋成教授团队针对LDED Inconel 718高温合金各向异性摩擦磨损性能开展了一系列研究。研究团队以典型的Inconel 718高温合金为研究对象，通过LDED技术制备了Inconel 718合金。采用了不同的后热处理工艺获得了具有不同组织的合金试样，研究了沉积态(As-DEP)、双级时效(DA)、完全热处理(SIDA)和传统锻造态(Wrought)试样的显微组织和摩擦磨损性能，同时，针对各向异性组织及其摩擦磨损性能进行了研究和讨论。

相关研究成果以“The anisotropic wear and friction property of Inconel 718 superalloy fabricated by laser directed energy deposition”为题发表在《Tribology International》上。论文作者为高健硕士研究生，通讯作者为刘奋成教授。

图1 激光定向能沉积制备Inconel 718高温合金示意图

图2 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金光镜显微组织

图3 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金扫描电镜显微组织

图4 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金中Laves相体积分数

图5 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金摩擦系数和质量损失变化

图6 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金表面磨损形貌

图7 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金表面磨损示意图

图8 不同热处理条件下各取向面Inconel 718高温合金表面磨损宽度和深度

基于以上基础研究，经过SIDA热处理后的样品具有更好的耐磨性。同时，摩擦磨损性能存在各向异性，从实验结果来看，由于Laves相形态、含量和γ″相析出的形貌和分布不同，垂直于沉积方向截面的磨损性能优于垂直于激光扫描方向的截面。通过对LDED Inconel 718高温合金各向异性摩擦磨损性能的研究，为如何选择高温合金热处理制度和提高高温合金构件耐磨性提供了有效的参考依据。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108835

来源：增材制造硕博联盟

航空航天冶金增材

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首次发布时间：2023-08-20