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試驗(yàn)所用金屬粉末為GH3536合金粉末，來源于東北特鋼集團(tuán)撫順特殊鋼股份有限公司生產(chǎn)的Hastelloy X合金棒材，經(jīng)真空電極感應(yīng)熔化氣霧化技術(shù)制備而成，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 GH3536合金粉末的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

GH3536合金粉末形貌如圖1所示，可見該合金粉末的粒徑為45μm的達(dá)到了85.03％（面積分?jǐn)?shù)），粉末整體球形度良好。

圖1 GH3536合金粉末微觀形貌

SLM成型設(shè)備為德國EOS公司的M280型激光打印機(jī)，成型工藝參數(shù)為：激光功率225W，掃描速率1100mm·s-1，掃描間距0.09mm，鋪粉層厚度40μm，光斑直徑0.1mm。

圖2 SLM成型的GH3536合金棒試樣形貌

SLM成型的GH3536合金試樣如圖2所示。

圖3 SLM成型GH3536合金試樣的XRD譜

對SLM成型的GH3356合金試樣進(jìn)行XRD分析得到γ-Ni的衍射峰，如圖3所示，可見試樣基體顯微組織應(yīng)為奧氏體。

圖4 SLM成型GH3536合金試樣的顯微組織形貌

對SLM成型GH3536合金試樣進(jìn)行縱向和橫向切割后，使用OM觀察其縱向和橫向的顯微組織形貌，如圖4所示，可知其試樣表面含有100μm長的微裂紋，且裂紋主要分布在熔池內(nèi)或跨熔池分布，而熔池搭接處未發(fā)現(xiàn)裂紋，說明裂紋源主要集中于熔池內(nèi)部，并且熔池之間搭接較為良好。試樣縱向和橫向的顯微組織形貌存在較大差異，橫向?yàn)闂l狀熔池，反映出激光同層交叉掃描的成型方式，該掃描方式可在一定程度上緩解熱應(yīng)力集中，降低內(nèi)部殘余應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生；縱向顯微組織為魚鱗狀熔池，呈現(xiàn)出SLM成型過程中金屬粉末層層疊加的組織形貌。熔池內(nèi)含有方向無序、排列緊密的微晶，表明SLM成型過程中試樣內(nèi)部熱傳導(dǎo)方向較為復(fù)雜，金屬粉末快熔、快凝，形成微晶，使得熔池內(nèi)的殘余應(yīng)力較大，這是導(dǎo)致試樣產(chǎn)生微裂紋的主要原因。

圖5 SLM成型GH3536合金試樣的TEM形貌

圖5為SLM成型GH3536合金試樣的TEM形貌，可見熔池內(nèi)球狀微晶的晶界含有顆粒狀析出物，該析出物主要為M23C6型脆性析出物，析出物主要位于三角晶界處，使得微晶晶界的結(jié)合力減弱，并且由于SLM成型試樣的殘余應(yīng)力的作用，該處對于應(yīng)力集中較為敏感，容易導(dǎo)致裂紋的萌生，從而使得微裂紋的開裂源位于熔池內(nèi)部。 在實(shí)際應(yīng)用中，裂紋缺陷對部件的使用性能會造成極為不利的影響，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格避免。 通過顯微組織分析可知，SLM成型GH3536合金的工藝參數(shù)還需進(jìn)一步探討，或者可以借助其他工藝來進(jìn)行改善，例如熱等靜壓工藝(HIP)。

SLM成型GH3536合金試樣的拉伸性能見表2，可見縱向試樣的拉伸性能平均值為：屈服強(qiáng)度525MPa，抗拉強(qiáng)度745MPa，斷后伸長率30％，斷面收縮率31％；橫向試樣的拉伸性能平均值為：屈服強(qiáng)度540MPa，抗拉強(qiáng)度668MPa，斷后伸長率10％，斷面收縮率10％。

表2 SLM成型GH3536合金試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，橫向試樣的綜合力學(xué)性能弱于縱向的，試樣性能存在各向異性。結(jié)合試樣的顯微組織形貌分析可知，縱向試樣的魚鱗狀熔池堆疊層數(shù)較多，同層的條狀熔池延伸距離短；而橫向試樣的魚鱗狀熔池堆疊層數(shù)少，同層的條狀熔池延伸距離長。試樣橫向和縱向顯微組織的差異性，是造成試樣縱向和橫向拉伸性能差別的主要原因。

表3 Hastelloy X合金試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果

表3為東北特鋼集團(tuán)撫順特殊鋼股份有限公司生產(chǎn)的Hastelloy X合金熱軋棒材的拉伸試驗(yàn)結(jié)果，對比結(jié)果表明，SLM成型GH3536合金試樣縱向成型的拉伸性能較好，此外相對傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的熱軋GH3536合金試樣，SLM成型的GH3536合金試樣的塑性還需進(jìn)一步的提升。

（1）SLM成型GH3536合金試樣的基體顯微組織為奧氏體，試樣內(nèi)部存在微裂紋缺陷，縱向和橫向的顯微組織形貌存在較大差異，橫向?yàn)闂l狀熔池，縱向?yàn)轸~鱗狀熔池。

（2）SLM成型GH3536合金試樣的縱向拉伸性能優(yōu)于其橫向的；與傳統(tǒng)方法成型GH3536合金試樣進(jìn)行對比可知，SLM成型GH3536合金試樣的強(qiáng)度更好，但塑性較差。