激光选区熔化GH5188高温合金热处理工艺对微观组织与力学性能的调控机制

本文系统研究了激光选区熔化(SLM)成形GH5188钴基高温合金的热处理工艺优化，通过固溶处理(ST)、时效处理(AT)及固溶-时效复合处理(SAT)调控γ-Co基体、M6C/M23C6共晶碳化物等微观结构特征，发现ST处理后试样展现最佳综合性能：室温抗拉强度1060MPa、延伸率49.8%，900℃高温下仍保持328.9MPa抗拉强度，为航空航天高温部件制造提供重要工艺参考。

　　

Highlight

本研究通过SLM技术制备GH5188合金，在优化工艺参数获得99.9%致密度基础上，首次系统揭示了三种热处理方式对合金微观结构演变的调控规律：

Material and specimen preparation

实验采用南通金源智能科技有限公司生产的GH5188钴基高温合金粉末（成分见表1），其球形颗粒形貌（图1a）保障了铺粉均匀性。通过Mastersizer 3000激光粒度仪测定粉末粒径分布，为后续SLM成形提供原料基础。

Relative density and metallurgical defects

图3显示不同激光功率/扫描速度组合下的金相组织特征：红色区域（左上角）试样无冶金缺陷，蓝色区域出现少量气孔，紫色区域存在大量未熔合缺陷，而黄色区域则因能量过高产生球化现象。研究表明当体积能量密度控制在93.75-125J/mm³时，可获得近乎全致密的成形件。

Conclusion

1. 1.

   在93.75-125J/mm³能量密度范围内可制备高致密SLM成形件；

2. 2.

   时效处理(AT)对晶粒形貌影响较小，虽略微提升强度但显著牺牲延展性；

3. 3.

   固溶处理(ST)消除胞状亚晶和碳化物，产生高密度位错网络和Lomer-Cottrell位错锁；

4. 4.

   ST试样展现最优综合性能，其室温拉伸性能（1060MPa/538MPa/49.8%）及900℃高温性能（328.9MPa/276.8MPa/52.9%）均超越传统锻铸造标准。