抗氧化|一种用于3D打印的新型铝成形高温合金（2）( 四 ) happytogether3|机械|3D打印|互联网

图8(c和d)显示了超溶热处理和亚溶热处理后晶粒组织和碳化物分布的差异。在超溶态下，碳化物的尺寸明显增大，经常出现在晶界处。由于碳化物-基体界面的退聚，这些晶间碳化物已被证明对延性有有害的影响。此外，在不同热处理条件下，晶界附近γ′相的尺寸也有所变化，见图8(e & f) 。亚溶热处理后，晶界上装饰有一些大而多的细小γ′相。这是由于在印刷过程中， γ′形成者向晶界和胞界分离，并在加热到1080℃时促进了初始γ′的析出。这些然后粗化在等温保持，这是随后的核的细小γ '在冷却。在亚溶热处理过程中， γ′在晶界的沉淀及其随后的延性的保持已被报道。 γ′在超溶和亚溶热处理后晶粒内部的分布在数量上难以区分。因此，超溶热处理后再结晶2合金的织构和局域晶界组织(如碳化物和γ′分布)被认为是造成脆化的关键因素。

图8 显微组织分析说明了2号合金超溶脆化的原因。对于超解和次解，分别显示XY平面上沿z轴的(a-b) EBSD逆极图(c-d) XZ平面上的BSE显微图(e-f) XZ平面上晶界微观组织的SE显微图(其中γ基体已被蚀刻) 。
4.2 抗氧化辅助开裂(OAC)性能研究
合金3的强度最高，合金1的抗氧化性能更好，但问题来了：考虑到氧化对拉伸性能的影响，哪个更理想?毕竟，文献中已经表明，高温合金在较长时间的缓慢应变速率下，在裂纹尖端处表现出氧化。这加速了裂纹扩展，并严重恶化了材料性能，在驻留疲劳裂纹扩展条件下尤为重要
。当以10?5 s?1的速率变形时，合金在约2小时后就会断裂。当以这种较慢的速率变形时，每种合金的强度和延性损失约为一半，见图9 。这与报道的氧化效应是一致的。

图9 (a)合金1 (b)合金2 (c)合金3和(d) CM247LC在高温下的拉伸响应的应变率依赖性说明了它们在800℃下对氧化辅助开裂的敏感性。总结了(e)流动应力和(f)延性的应变率敏感性。

在应变速率为10 ~ 5 s ~ 1的单轴拉伸条件下，合金2的抗氧化开裂能力最强，流动应力~ 705MPa ，延性~ 8% 。在这些条件下，抗氧化性最强的高铝型和最强的高Nb+Ta型的性能都不如合金2 。因此，适当的Nb+Ta /Al比例是最有效的，充分的Nb和Ta可以提高γ′APB的强度，同时增强Al的抗氧化能力。在10?2 s?1的应变速率下，测量到的CM247LC的流动应力为~ 900MPa ，在10?5 s?1时，由于氧化的作用，流动应力降至~ 610MPa 。在较慢的应变速率下， CM247LC中加工引起的缺陷可能导致了性能的下降。
这些发现表明，尽管最初的拉伸试验表明，通过在γ′中用Al取代Nb和Ta来设计更强的合金，但从更全面的角度来看，保持足够的Al含量是至关重要的。总而言之，必须达到(Nb+Ta)/Al比例的平衡，以减轻氧化辅助开裂。
4.3. 合成处理性能权衡
这里，考虑了五个指标来总结（Nb+Ta）/Al比率变化时的性能权衡：强度、抗蠕变性、抗氧化性、耐OAC性和可承受性。最大化每个指标是理想的，这些指标定义如下；强度：800°C时的流动应力（MPa），可承受性：成本的倒数（kg/$），抗蠕变性：180MPa时的LMP ，抗氧化性：等温氧化过程中质量增加的倒数，耐OAC性：在10°C下应变时800°C时的流动应力?5秒?1.表3总结了3种合金变体的公制值。图10总结了这些指标的线性权衡图。对比合金1和合金3表明，通过添加Al或Nb+Ta获得相同的γ′分数，分别产生抗氧化性或强度。鉴于铝比铌或钽更容易获得，合金3的强度也会带来更高的成本。合金2保持了强度和抗氧化性的平衡，从而相对于合金1和合金3实现了良好的抗氧化性。