抗氧化|一种用于3D打印的新型铝成形高温合金（2）( 三 ) happytogether3|机械|3D打印|互联网

3.3.2 蠕变强度
通过绘制应力水平与Larson-Miller参数(LMP)的关系图，从图6可以看出，经过HT 3处理后， CM247LC的蠕变性能在整个温度和应力范围内都超过了新合金的蠕变性能。与新合金相比，赋予CM247LC增加蠕变寿命的因素可能是(i)更大的γ′体积分数，以及(ii)大幅较高的C和B含量。 CM247LC生产的L-PBF的蠕变性能之间观察到良好的一致性，测试平行于建造方向。在高应力和低温条件下， APB剪切是主要的变形机制，而在低应力和高温条件下，位错爬升旁路占主导地位， CM247LC的优势被削弱。
尽管CM247LC在加工过程中产生了广泛的裂纹，但其抗蠕变性能仍高于新合金。由于裂缝的方向性，这种性能得以保持，裂缝的形式是平面的，平行于图2所示的构建方向。这意味着本试验过程中诱发裂缝的加载状态为II型和III型的组合，分别为面内剪切和面外剪切。如果拉伸轴的机械测试而不是垂直于建立方向负载状态的内部裂缝CM247LC将正常模式I -拉应力裂纹平面——这可能会增加处理诱导缺陷的不利影响。
3．4．氧化行为
TGA和测试后表征的结合如图7所示，表明(Nb+Ta)/Al比例对氧化行为有重大影响。由于形成了稳定的连续氧化铝层，合金1具有最大的抗氧化性能。合金1试样24 h后的总质量增重比CM247LC和合金3少约60% 。这与3种新型合金中Al含量最高，因此形成稳定连续的Al2O3层的热力学和动力学最优相一致。 TGA和BSE显微图显示，随着Al含量的降低， Al2O3层的质量增加和不连续性增加。在合金3中，每隔5μm观察到一次间断。
EDX的表征揭示了新型合金形成的尺度的性质。新组分在al贫区内析出较薄的Nb、ta、Al2O3和AlN ，外层有较薄的富Ni、Co、O氧化层(假设为Ni1?xCox)O ，下层有较厚的Cr和富O Cr2O3层。虽然3种新成分的复合氧化层厚度在统计学上没有差别，但从定性上可以观察到，在低Nb+Ta合金中，富Nb Ta层较薄。在合金1-3中， AlN在亚尺度以下沉淀是由于测试过程中N的吸收。 24 h后，合金1-3都呈现出相对连续的Al2O3层，表明材料的N吸收发生在Al2O3层形成之前的早期。
CM247LC表面形成不连续的NiO氧化物，其次是尖晶石、Cr2O3、富Ti/ w的氧化物，最后是HfO2 ，在整个氧化层中都存在，尤其是在最内层的Al2O3氧化层中浓度较大。合金1和CM247LC中Al亏损区平均尺寸(2.9μm和3.3μm)约为合金3和合金2 (5.9μm和6.2μm)的一半，标准偏差在0.4 ~ 0.6μm之间。尽管它的铝含量较高，但在这个相对较短的测试周期内， CM247LC的抗氧化性不如合金1-3 。这可能是由于其较高的Ti含量，已证明对抗氧化性有有害的影响。

图7 （a）在1000°C下进行等温热重分析测试期间，质量变化与时间的关系。（b）测试后在每个成分上形成的氧化物的BSE显微照片。（c） EDX图显示了在合金2和CM247LC上形成的氧化层中元素的分布。
4. 讨论
结果表明，与CM247LC相比，新合金及其合金的加工性能有了明显的提高。然而，这些结果的关键因素需要进一步分析，并考虑(i)超溶脆化的机制， (ii)抗氧化辅助开裂，这在工业需求中越来越重要， (iii) (Nb+Ta)/Al比值对合金设计的影响。
4．1. 高温超溶塑性损失的机理研究
在其他增材制造的高温合金中，尤其在高温下，也出现了再结晶后塑性损失的现象。这被认为是由于微观结构变化的组合，特别是晶体结构和局部晶界组织的改变。
对于超溶态，组织中存在再结晶现象，晶粒长大明显。图8(a和b)中的逆极点图沿着平行于构建方向的z轴观看。在次解条件下，主要的红色表明沿{0 0 1方向有很强的织构，在超解情况下，重结晶后织构变弱——织构显著减少。在其他高温合金中也有类似的结果，这是由印刷时组织的初始高位错密度触发的。 Deng等和Gokcekaya等的研究证实了织构对机械性能的影响，与其他方向的加载相比，沿{0 0 1的延性更大。