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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
涡轮叶片是航空发动机最关键的构件，它的工作条件最为恶劣，要求所用合金要有优异的力学性能，具备良好的抗氧化、抗腐蚀能力，高温下长期的组织稳定性，先进航空发动机涡轮叶片都必须采用定向凝固高温合金及单晶高温合金制造。镍基高温合金是目前航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的主要用材。传统定向凝固技术如功率降低法、高速凝固法及液态金属冷却法，温度梯度小，凝固冷却速度低，定向凝固柱晶组织粗大、枝晶间疏松及合金元素凝固偏析严重，初熔温度严重降低，热处理窗口减小甚至完全丧失，导致合金力学性能和使用温度严重降低，致使定向凝固柱晶镍基合金优异的性能潜力难以充分发挥。提高定向凝固过程的温度梯度及冷却速度是细化定向凝固柱晶组织、降低合金元素偏析、提高其热处理工艺性能及高温力学性能的最有效方法之一。激光熔化沉积成形技术，通过金属材料的逐层熔化和快速凝固沉积，根据零件CAD模型离散切片数据，直接成形出组织致密、形状复杂、具有快速凝固组织特征和优异的力学性能的近净成形零件，可实现高性能材料设计、制备和复杂零部件近净成形的一体化，也为可能解决定向凝固”瓶颈”提供了一条新的技术途径。本文采用激光熔化快速定向凝固技术，制备了具有定向生长微细柱晶组织的DZ408镍基高温合金单道沉积薄壁板状试样和多道搭接块状试样，采用OM、SEM、XRD、EDS等方法分析了其显微组织和析出相，研究了其凝固组织及开裂机理，测试了材料的室温拉伸力学性能，并分析了其断裂机理。结果表明：1. 采用激光熔化沉积定向快速凝固工艺，制备出无开裂、具有微细定向生长柱晶快速凝固组织的DZ408镍基高温合金单道沉积板状试样，其一次枝晶间距约为26μm、二次枝晶间距为8μm，但在枝晶尺度范围内仍存在较明显的元素枝晶偏析，枝晶间γ′尺寸大于枝晶干，在枝晶间弥散分布的块状碳化物，主要为MC碳化物。2. DZ408镍基高温合金激光熔化沉积定向快速凝固过程中熔池凝固组织由池壁外延生长定向凝固微细枝晶和熔池表面形核向内非定向生长树枝晶组成，在两种组织结合处存在因合金液补缩不足所产生的疏松区，继续沉积时应选择足够大的重熔率将非定向自由生长树枝晶层和疏松区完全重熔，是获得致密、连续的定向生长微细树枝晶组织的必要条件。3. 激光熔化沉积DZ408多道搭接试样微细枝晶由熔池中部方向枝晶和熔池熔覆层搭接处、两种晶体生长取向不同呈“之”字形交替外延生长的定向柱晶组成。4. 研究了DZ408镍基高温合金激光熔化沉积快速定向凝固过程开裂的机理，发现裂纹为液化裂纹，具有典型的沿晶开裂特征。激光熔化沉积过程中，沉积当前层时，已经凝固的沉积层经受再热循环，晶界处的γ/γ′低熔共晶发生液化，在随沉积过程进行而逐渐增大的残余拉伸应力的作用下被拉开，形成液化裂纹。5. 激光熔化沉积定向快速凝固DZ408镍基高温合金单道沉积薄壁板状试样具有优良的室温拉伸力学性能，热处理后其室温抗拉强度达1507 MPa，延伸率约14.5%。 |
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发表于 2022-4-19 17:46:49
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