GH4099是一种镍基高温合金GH99百科

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GH4099是一种镍基高温合金，依靠强化相Ni（Al，Ti）-a L1晶体沉淀物称为γ'相，在高温下能抵抗变形并保持优越的强度。W、Mo和Cr元素的加成起到固溶强化的作用。在合金中添加更经济的元素，如B和Si，以加强晶界强化[[1]，[2]，[3]]。GH4099高温合金在1000°C及以上时能保持稳定，在此温度下未发现TCP（拓扑紧密堆积）相[4,5]。由于其在高温下的优异性能，如强度、刚度和耐腐蚀性，GH4099被认为是一种适合用于航空航天高温部件的材料。然而，随着对航空发动机部件集成设计的需求不断增长，传统的铸造技术已经不足以满足几何精度和设计自由度要求[6,7]。32

增材制造（AM），俗称三维（3D）打印，被认为是精确成型复杂零件的重要手段[[6]，[7]，[8]，[9]，[10]]。此外，在高经济效益和生产率等优势的推动下，增材制造一直在探索用于航空航天工业的飞机零部件生产。Tan等[6]总结了增材制造技术在航空航天领域的应用实例。然而，由于它与传统制造的不同之处在于它具有复杂的热环境和对材料的不同响应，因此，传统制造方法的材料响应机制不能完全应用于AM[[11]，[12]，[13]，[14]，[15]]。因此，研究增材制造工艺制备的金属材料的微观结构演变和相变至关重要。

由于增材制造工艺中特殊的热历史，所制备材料的力学性能和微观组织演化特性引起了学者的极大兴趣。增材制造一般分为两种类型，一种是冷却速率为10的粉末床熔融（PBF）5–108K/s，另一个是冷却速度较慢的方向能量沉积（DED），为102–106K/秒 [9]。冷却速度越慢，凝固过程中容易发生元素偏析和相析出，对材料稳定性和焊接性能提出了更高的要求。GH4099高温合金最初是作为焊接材料开发的，由于DED和焊接工艺在热物理性能上的相似性，GH4099适合用作DED工艺中的材料。因此，人们对DED GH4099的机械性能和微观结构特性越来越感兴趣，并就此主题进行了许多研究[[2]，[3]，[4]，[5]]。Su等[16]指出，DED GH4099高温合金的各向异性对材料的性能产生了负面影响。增材制造工艺特性产生的不均匀微观结构在受到外力作用时会表现出薄弱区域。这些薄弱区域会显着影响产品在使用过程中的最高公差限值，这被认为是材料的缺点。为了减轻微观结构不均匀的影响，胡等[17]研究了热处理对DED GH4099微观结构和力学性能的影响，发现柱状晶粒可以通过热处理被细等轴双晶粒取代。降水强化是GH4099的主要强化机理，但沉淀的贡献在他们的工作中没有详细讨论。Qin等[18]探讨了GH4099高温合金中γ析出的形貌和尺寸演变。然而，他们的工作是基于铸造工艺，没有考虑增材制造工艺的复杂温度环境影响，因此无法描述增材制造工艺中的微观结构演变[19]。DED GH4099高温合金的微观结构性能梯度特性以及热处理对该梯度的影响尚不清楚。了解DED材料中存在的梯度可以为热处理提供指导，并有助于解决薄弱区域的开裂问题[20\u201221]。因此，需要分析其力学性能在试样不同区域的分布特征，识别力学性能的弱点，为结构控制奠定基础[22]。此外，研究样品不同区域的微观结构对热处理的响应也很重要。为了平衡析水和晶粒生长行为，研究了热处理前后试样不同区域的各种微观结构。

在这项工作中，通过对GH4099样品的三个代表性区域（顶部、中部和底部区域）进行的显微结构分析和显微硬度测试，确定了梯度指标。观察了不同建筑高度热处理前后的详细多尺度微观结构特征。讨论了DED GH4099不同区域的硬化行为，包括应力集中、固相相变以及位错和沉淀相互作用。本研究的结果有助于优化DED GH4099高温合金的微观结构和机械性能。

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