IN718镍基合金激光喷丸微观组织特性及其高温稳定性.PDFVIP

第45 卷 第12 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No. 12 2016 年 12 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING December 2016 IN718 镍基合金激光喷丸微观组织特性 及其高温稳定性 黄 舒，盛 杰，周建忠，王作伟，章海峰，徐苏强，鲁金忠 (江苏大学，江苏 镇江 212013) 摘 要：为了研究激光喷丸对 IN718 镍基合金微观组织特性的影响及其在高温下的稳定性，首先在常温下对标准拉伸 试样关键区域进行激光喷丸处理，随后将喷丸样置于 700 ℃下保温300 min ，作为对比，分别测试了未喷丸样、喷丸样 和喷丸高温保持样的表层残余应力和纳米硬度，并采用光学电镜和透射电镜对其微观组织特征进行观测。结果表明， 激光喷丸后试样的表层出现了高幅值的残余压应力，最高值出现在喷丸中心，约为-706 MPa ；激光喷丸后试样的表层 硬度显著提高，平均纳米硬度提高了约 67.4% ；高温保持后试样的残余应力和纳米硬度均有不同程度的降低，但与未喷 丸试样相比，强化增益效果仍然存在；显微组织观察结果显示，激光喷丸后，试样深度方向上晶粒形态均出现了显著 的“分层”现象，塑性变形层晶粒细化明显，其影响深度可达 80 μm ；保温后喷丸样晶界处可见析出条状 δ 相；TEM 图像进一步表明，激光喷丸诱导的晶粒细化是条状孪晶和位错组织混合交织的结果；保温后喷丸样晶界处发现了沿同 一方向向晶内延伸的位错阵列，这很好地验证了位错在高温下的活性，且是激光喷丸抑制晶粒在高温下快速增长的直 接证据。 关键词：IN718 镍基合金；激光喷丸；高温性能；显微组织 中图法分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016) 12-3284-06 IN 718 合金是含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁合金， 丸强化是一种极具发展潜力的表面强化技术，其采用 其在650 ℃下具有较高的强度、良好的抗氧化性、耐 高能短脉冲激光束替代有质弹丸冲击零件表面，材料 腐蚀性和焊接性，因此被广泛应用于航空器、先进舰 吸收激光后产生等离子体爆炸，继而形成冲击波传导 船发动机和地面燃机制造等领域，特别适用于涡轮发 至目标工件，通过改变材料中的应力分布，可有效地 动机的关键结构部件，如叶轮叶片、叶盘及关键区域 提高金属结构件的疲劳寿命。目前国内外学者采用激 [1] [8- 10] [3,11,12] 的紧固件等 。由于长期在恶劣的环境（如高温、循 光喷丸强化工艺，对铝合金 、镁合金 、钛合 环载荷、振动等）下服役，这些部件极易出现蠕变断 金[13,14] 、不锈钢[15,16]等金属进行强化处理，均取得了 裂、疲劳断裂等失效行为。近年来，随着对发动机效 良好的强化效果。 率要求的不断提高，一些热端部件往往会在650 ℃甚 IN718 合金作为一种固溶和沉淀强化合金，其主要 至更高的温度下工作，这对IN 718 合金的应用带来了 强化相为γ′和γ相，然而，当工作温度超过650 ℃时， [2] 巨大的挑战 。探索提高IN 718 合金高温性能的制造 γ相会发生粗化甚至向 δ 相转变，这大大降低了原有材 工艺是目前行业内迫切需要解决的问题。 料的强