[發明專利]一種顯示SLM成型IN 718鎳基高溫合金金相組織的電化學腐蝕劑及其使用方法

有效

• 申請號: 201911229279.X
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN111118592B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 黃亮;曹巖;賈峰;穆瑞元;高續森;黨云鵬
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C25F3/02
• 分類號: C25F3/02;C23F1/28;G01N1/32
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 李海燕

本發明涉及高溫合金金相檢測分析技術領域，本發明公開了一種顯示SLM成型IN 718鎳基高溫合金金相組織的電化學腐蝕劑，該電化學腐蝕劑由電解腐蝕劑與冷化學腐蝕劑組成，包含以下體積分數的原料：電解腐蝕劑為高氯酸10～20ml，無水乙醇80～90ml；冷化學腐蝕劑為無水乙醇30～40ml，去離子水30～40ml，濃硝酸8～10ml，濃鹽酸24～30ml。本發明的電化學腐蝕劑配置方便，腐蝕步驟操作簡便，不但降低熱化學腐蝕的危險性，還在保證腐蝕質量的前提下大大提高了腐蝕效果。

技術領域

本發明涉及高溫合金金相檢測分析技術領域，具體為一種顯示SLM成型IN 718鎳基高溫合金金相組織的電化學腐蝕劑及其使用方法。

背景技術

IN 718合金(國際牌號：NiCr19Fe19Nb5Mo3)作為一種沉淀強化型鎳基變形合金，利用“固溶強化”處理析出具有面心立方結構的γ'相(Ni₃(Al,Ti,Nb))以及體心四方結構的γ″相(Ni₃Nb)作為主強化相，一方面通過結合γ'相與基體點陣錯配度較小而具有的彌散均勻形核、共格、質點細而間距小、相界面能低的特點，從而使IN 718合金具有高屈服度、高韌性、高抗疲勞性、高抗蠕變性的材料力學穩定特性；另一方面，結合γ″相與基體間的點陣錯配度大而具有的非共格結構所引起共格畸變能較大的現象，使IN 718鎳基合金還具有耐高溫、抗氧化、抗腐蝕的變形合金化學穩定特性。因此，稱該材料為“超合金”，并被廣泛用于航空航天、核工業、化工等領域的關重件中，如發動機渦輪盤、機匣、反應器的反應核和控制棒等部件。

目前IN 718鎳基高溫合金在成型上述特征金相結構所需要的環境主要以具有“固溶強化”工藝特性的鑄造與鍛造技術為主。由于在鑄造工藝中，澆注時易受到來自澆注溶液重力及慣性力的影響，會造成在澆注充型時易發生因材料分布不均而引發初始平衡凝固相改變的問題，導致材料凝固時產生不穩定過冷狀態而形成樹枝晶結構。由于鑄造型殼包裹的內壁會導致澆注溶液向外散熱/傳熱進展緩慢，從而產生樹枝晶主干粗大生長且分枝晶取向冗雜的現象，導致枝晶臂搭接在一起形成空腔時，一部分金屬液被封閉其中，無法對其他已凝固位置的空隙進行補縮，產生了較大面積的縮孔與縮松現象，導致材料延性裂紋的大量滋生；另外，隨著澆注溫度梯度的逐漸增大，未凝固溶質擴散的均勻程度跟不上凝固結晶過程的發展速度再加上IN 718中的Nb元素含量較大且對固溶體溶解度有限，從而易與基體元素Ni、Fe發生作用并富集在樹枝晶中產生低熔點共晶體NbC(即Laves相)，最終在樹枝晶內部先形成高熔點組元，而隨后在枝晶間隙處形成部分的低熔點組元，產生樹枝晶偏析，從而降低了材料的塑性、韌性等力學性能。而在在鍛造工藝中，通過外加較大應力使各組元中的晶體發生快速塑性變形并通過反復升溫再結晶，使各組元的晶體結構重新組織生長而不引起金相性質的變化，從而避免了上述成型方式引發相應晶構而產生的性能缺陷，但這無疑增加了材料成型的周期與成本。隨著近年來，材料定向凝固技術與機械機構控制技術的高速發展，出現了廣泛利用選擇性激光融化工藝(SLM)以提高復雜異形高溫硬質合金關重件的加工效率、精度及結構強度的方法，該工藝的特點在于利用激光束使光子與被選擇的次微米級成型材料固體顆粒發生碰撞而具有足夠高的熱量，并通過激光束的定向移動鎖定了被選擇材料的枝晶生長取向、控制了凝固組織的變化范圍(沒被選擇的材料被過剔除濾掉)，并結合加工艙內的保溫處理對Laves相等枝晶偏析問題進行時效處理，使被選擇的材料發生相變而發生固溶反應與沉淀強化反應以析出具有分布均勻的細小晶構(晶體直徑小于1μm)。