热处理对激光定向能量沉积法制备的Inconel 939合金的微观结构、拉伸性能和摩擦学性能的影响

《Materials Characterization》：Effects of heat treatments on microstructure, tensile, and tribological properties of Inconel 939 fabricated by laser-directed energy deposition

激光定向能量沉积制备的Inconel 939合金经固溶和时效处理后，微观结构中析出纳米级γ'相，硬度提升至470 HV0.2，但延伸率下降。摩擦测试表明，表面氧化层作为第三体显著降低摩擦系数并增强耐磨性。

　　

王光远|陶志杰|陈涛|陈从平|秦远|杨森

中国江苏省常州市常州市大学机械工程与轨道交通学院，邮编213164

摘要

本研究采用激光定向能量沉积（LDED）技术制备了Inconel 939超级合金零件，这是一种先进的增材制造技术，在精密修复和再制造应用中具有重要意义。系统研究了热处理（固溶处理和时效处理）对LDED制备的IN939合金的微观结构、拉伸性能和摩擦性能的影响。LDED过程中较高的热梯度和冷却速率使得样品的微观结构中形成了取向为〈100〉的细小柱状晶粒。检测到了γ相、MC碳化物和M₂₃C₆碳化物。通过固溶处理和时效处理，基体中析出了纳米级的γ’相，且M₂₃C₆碳化物最终转化为MC相。经过1160?°C固溶处理和双重时效处理的样品具有最高的硬度（470?HV0.2），这归因于其基体中密集且细小的γ’相。虽然γ’相的强化作用提高了拉伸强度，但降低了延伸率。硬度的提高促进了摩擦测试过程中氧化物的形成。这些氧化物作为保护性的摩擦介质，通过其固有的润滑作用减少了摩擦损伤，从而显著提高了耐磨性。因此，经过1160?°C固溶处理和双重时效处理的样品具有最低的摩擦系数，并表现出最佳的摩擦性能。