Weldability and Hot Cracking Susceptibility of Additive Manufactured Ni-based Alloy

增材制造镍基合金的焊接性和热裂纹敏感性

基本信息

批准号：
22KF0234
负责人：
門井浩太
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0234/
关键词：
積層造形高温割れ Ni基合金液化割れ

项目摘要

2021年度に引き続き，本研究で対象とするNi基超合金Haynes282を用いたEBM材のミクロ組織解析や力学的特性を評価するとともに，この材料を用いた場合の液化割れ感受性の評価方法の構築に向けた検討を行った．電子ビームを用いた金属粉末床溶融結合（EMB）にて作製したHaynes282材に対して熱処理を施し，EBMの条件や造形体の場所毎でのミクロ組織形態，硬さ分布，高温引張特性等を調査した．その結果，第二相の析出は積層過程中に生じ，約1000℃，8時間での熱履歴を経ると炭化物が生成することが示唆された．積層材底部では，約 1μmのM3B2や炭化物や約110 nmのγ’相が形成した．底部の硬さは350 HV程度，上部は400 HVを示し，γ'の大きさが硬さに影響を及ぼすことがわかった．さらに，底部及び上部の引張強度，降伏強度，破断伸びは，それぞれ1040 MPa，1090 MPa，805 MPa，825 MPa，20%，24 %であった．鍛造材は，940 MPa、650 MPa、40%であることから，鍛造材に比して高い破断強度と降伏強度を示すのに対し，破断伸びは低下する傾向を示すことを見出した．また，高温割れ感受性評価の結果，Haynes282の含有元素であるCやBは適切な含有量であれば，凝固末期での共晶相の生成により高温割れ感受性は改善するものの，含有量が少ないと割れ感受性は増大する．これは凝固過程で生ずるMC炭化物や，M3B2ホウ化物の生成が，凝固偏析を緩和することによることが示された．加えて，その場観察と高温引張試験の併用による，高温割れ発生の評価手法の構築に取り組み，割れ発生現象の動的な測定方法を検討し，試験の制御手法や高温での評価指標の導出方法を求めた．

从2021财年开始，我们将继续使用本研究的镍基高温合金Haynes 282来评估EBM材料的微观结构分析和机械性能，并开发一种评估使用该材料时液化裂纹敏感性的方法我们进行了一项旨在实现这一目标的研究。对电子束金属粉末床熔接（EMB）制造的Haynes 282材料进行热处理，研究成型体各位置的EBM状况、显微组织形貌、硬度分布、高温拉伸性能等我调查了。结果表明，在层压过程中出现了第二相的析出，并在约1000℃的热历程8小时后形成了碳化物。在层压体的底部，形成约1μm的M3B2和碳化物以及约110nm的γ'相。底部硬度约为350 HV，顶部硬度为400 HV，表明γ'的大小影响硬度。此外，底部和顶部的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率分别为1040MPa、1090MPa、805MPa、825MPa、20%和24%。由于锻造材料为940MPa、650MPa和40%，因此发现尽管其断裂强度和屈服强度比锻造材料高，但断裂伸长率趋于降低。另外，热裂纹敏感性评价的结果发现，如果适当地含有Haynes 282中含有的元素C和B的含量，则由于形成共晶而改善热裂纹敏感性。凝固末期的相，但含量低时，热裂纹敏感性提高。这被证明是由于在凝固过程中形成了 MC 碳化物和 M3B2 硼化物，从而减轻了凝固偏析。此外，我们正在开发一种结合现场观察和高温拉伸试验的高温裂纹评价方法，研究裂纹的动态测量方法，并推导高温下的试验控制方法和评价指标。为一种方法。