固溶温度对等离子快速成形Inconel625合金组织的影响

　　Inconel625是一种Ni-Cr-Mo-Nb固溶强化合金，具有优异的疲劳性能、拉伸性能、高温蠕变性能及抗腐蚀性能[1-3]. 由于这种合金具有力学性能、加工性能和耐蚀性能的特殊配合，使其在很多领域获得了广泛应用，包括燃气涡轮发动机和管道输送、隔热层、化工厂金属构件、海水专用设备、核动力及核反应堆构件. 通常，这些零件具有较复杂的形状，加工成本很高[4-7]. 因此，Inconel625合金的快速成形技术已经逐渐成为该合金加工领域的研究热点. 许多学者对激光快速成形Inconel625合金的工艺组织性能进行了研究. 密歇根大学G. P. Dinda[8]等对 Inconel 625激光快速成形组织及性能的研究发现，成形组织为柱状枝晶，主要由基体向沉积方向生长，同时研究了成形组织的热稳定性，发现在1200℃时，柱状枝晶转化为等轴晶. 法国L. Thivillon[9]等利用激光金属直接成形和钨极氩弧焊成形两种方法对Inconel625进行了快速成形，研究了两种方法得到的组织差别，结果显示，由于钨极氩弧焊成形的冷却速率要慢于激光金属直接成形，所获得组织晶粒明显大于后者，从而影响成形试件的力学性能.

　　从上述报道来看，激光快速成形的组织及性能要优于传统焊接成形方法，但该方法的高成本、低效率显然会大大限制其应用，同时，对组织中相析出的规律及其对力学性能的影响研究较少. 通常在成形Inconel625合金零件过程中，复杂的热循环容易引起合金元素的偏析，从而析出大量Laves等脆性相，使得该合金的力学性能下降[10].脉冲等离子弧焊接快速成形技术，具有能量密度集中，热输入可控等特点[11]，结合脉冲电流对熔池的搅拌作用，有利于优化组织及性能，同时提高成形的效率，降低加工成本，是一种成形Inconel625合金零件性价比较高的的工艺方法. 本文将采用该技术制备Inconel 625合金试样，并利用金相显微镜，扫描电镜，能谱分析，透射电镜等多种手段研究成形的Inconel 625试样组织特征及力学性能，重点研究固溶温度对成形件组织及力学性能的影响.

　　1 实 验

　　脉冲等离子弧焊接快速成形系统由KUKA公司的KR6焊接机器人，Fronius等离子焊接电源，送丝机及冷却水箱等组成. 试验材料为Inconel625焊丝(ERNiCrMo-3)，焊丝直径为1.2mm，焊丝成分如表1所示，基体选择为Q235A钢，尺寸为200mm×140mm×15mm. 等离子快速成形工作原理如图1所示. 利用建立的系统沉积了5组试样，采用的工艺参数如表2所示. 将沉积试样进行固溶处理，处理温度分别为720，850，980，1080℃，保温时间为1h. 再利用线切割切取沉积试样和热处理试样的横、纵截面，通过研磨，抛光和腐蚀制备金相试样，试样的腐蚀溶液选用10% CrO3水溶液，在不锈钢片作阴极，电流为0.5A条件下，腐蚀10s. 利用OLYMPUS光学显微镜，Philips Quant 200扫描电镜，透射电镜对微观组织进行观察，利用能谱分析仪对组织中相的化学组成进行分析. 显微硬度测试在 HX -1000TM显微硬度计上进行，所用载荷为200g，加载时间20s.