对直接激光沉积 (DLD) 镍基合金 718 部件进行后处理是一项关键要求，可以将打印部件转化为功能性、高性能部件。打印过程使金属承受极端的温度波动；使用工业马弗炉应用精确的热处理循环是消除内部应力和稳定材料显微组织的唯一有效方法。
直接激光沉积会产生快速冷却速率，从而锁定显著的残余应力和不稳定的微观相。使用工业马弗炉对材料进行退火和时效处理对于消除这些应力、调节晶粒结构以及特别提高拉伸强度和胡戈尼奥弹性极限等机械性能至关重要。
挑战：DLD 的波动性
高热梯度
直接激光沉积工艺涉及使用高能激光熔化金属粉末。这会在周围较冷的材料中产生局部强烈的热点。
快速冷却速率
随着激光的移动，熔化的材料几乎会立即凝固。这种快速冷却将金属“冻结”在非平衡状态，而不是让其自然沉降。
内部应力产生
这些热冲击会在镍基合金 718 合金内部产生显著的内部热应力。如果未经处理，这些应力会导致部件在负载下发生翘曲、开裂或过早失效。
解决方案：马弗炉的作用
分级加热和保温
工业马弗炉允许进行受控的分级加热过程。通过在特定温度下将部件“保温”一段时间，马弗炉可确保整个部件达到热平衡。
消除残余应力
此热处理的主要功能是应力消除。受控的热循环可放松打印过程中快速凝固产生的内部张力。
调节晶粒结构
马弗炉处理会改变合金的微观结构。它会调节晶粒结构，将打印时混乱的排列转变为更均匀、更坚固的配置。
第二相析出
镍基合金 718 依靠特定析出物（第二相）的形成来获得强度。马弗炉有助于这些相的正确析出，而这在打印过程的快速冷却过程中是不可能实现的。
结果：机械性能改进
提高拉伸强度
通过优化显微组织和消除相互冲突的内部力，部件的整体拉伸强度得到显著提高。
提高胡戈尼奥弹性极限
该处理特别提高了胡戈尼奥弹性极限 (HEL)。这提高了材料在高速冲击或冲击载荷条件下承受屈服应力的能力。
理解权衡
工艺控制的必要性
使用马弗炉不是一个被动的步骤；它需要精确遵守特定的冷却速率。偏离所需的分级加热或冷却协议可能会导致无法消除应力，或者更糟的是，引入新的微观结构缺陷。
时间和资源投入
此后处理步骤会增加制造周期的时间。然而，跳过此步骤会使 DLD 镍基合金 718 部件在结构上受到损害，不适合高性能应用。
为您的目标做出正确选择
为确保您的镍基合金 718 部件按预期运行，请应用符合您特定工程要求的热处理策略：
- 如果您的主要重点是结构完整性：优先考虑保温阶段，以完全消除残余应力并防止几何变形。
- 如果您的主要重点是抗冲击性：严格遵守时效和冷却速率，以优化第二相析出，最大化胡戈尼奥弹性极限。
工业马弗炉不仅仅是一个精加工工具；它是最终确定工程级性能所需材料特性的机制。
总结表：
| DLD 镍基合金 718 的特性 | 通过马弗炉进行后处理的影响 | 机械效益 |
|---|---|---|
| 内部应力 | 消除快速冷却产生的残余应力 | 防止翘曲和开裂 |
| 显微组织 | 调节晶粒结构和相析出 | 增强结构均匀性 |
| 屈服行为 | 优化胡戈尼奥弹性极限 (HEL) | 提高高速冲击抗性 |
| 拉伸强度 | 通过分级保温稳定材料相 | 最大化承载能力 |
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参考文献
- А. С. Савиных, Nikita G. Kislov. Strength Properties of the Heat-Resistant Inconel 718 Superalloy Additively Manufactured by Direct Laser Deposition Method under Shock Compression. DOI: 10.3390/met12060967
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
