綜述：鎳基高溫合金的粉末床熔融增材制造研究進展(3)
時間：2022-07-11 09:58 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2.2. x射線衍射
x射線衍射(XRD)不僅可以確定多晶材料的晶體結構，還可以測量殘余應力[63]。圖9報道了IN718粉末和AB
LPBF樣品的XRD譜，給出了材料中相分布的總體概況。如預期的那樣，主要相是γ面心立方(FCC)
NiCr相[64]。從峰分析可以觀察到γ′相和γ”的峰可以與γ相重疊，變得難以區分。因此，其他技術，如透射電子顯微鏡(TEM)，成為識別和量化這兩種沉淀相的必要手段。
文獻中使用XRD的例子包括Xia等人，他們研究了附加強化顆粒(碳化鎢WC)對LPBF
IN718樣品的影響，并利用XRD表征了部分LPBF IN718+WC復合材料的相分布[65]。γ-Ni,Ni2W4C,
NbC和殘余WC顆粒為主要相。衍射峰的位移很明顯，這可能是由于更大的W原子的存在產生晶格應變。這些誘導應力被認為是造成所觀察到的材料強化的原因。Raghavan等人的研究比較了不同HT處理的樣品的光譜[66]。從樣品中獲得的XRD譜圖(圖10)表明，隨著溶液溫度的升高，二次相(γ′、γ”和碳化物)的數量減少。
圖10所示。兩種不同熱處理方式的激光粉末床熔覆鉻鎳鐵合金718的x射線衍射光譜比較。(a) 2θ之間的20◦角。(b) 2θ之間的60◦[66]。結果表明，隨著固溶溫度的升高，二次相(γ′、γ′和碳化物)數量減少。
Popovich等利用XRD研究了后處理技術對LPBF
IN718試樣的影響[67]。熱處理(HT)產生了大量的δ和γ”相，而熱等靜壓(HIP)和高溫熱處理(HT)產生了兩種類型的碳化物(NbC和TiC)(圖11)。與之前的研究一致，它也強調了XRD光譜在量化和區分相(如δ和γ”)方面的局限性和不足，其特征是峰重疊。
圖11所示。鉻鎳鐵合金718成型和后處理樣品的x射線衍射光譜。(一)全光譜。(b)放大圖像[67]。這證明了x射線衍射光譜在定量和區分相，如δ和γ”方面的不足，其特征是峰重疊。
XRD不僅可以定性，而且可以定量地測定樣品的相分布。例如，在Popovich等人的進一步研究中，利用XRD分析了LPBF
IN718在不同制造階段的樣品化學成分(見表3)[68]。結果表明，AB試樣中增強顆粒的總量較原粉末略有增加，強度增加幅度大于預測值。均勻化過程中，δ顆粒完全溶解，部分降低了試樣強度。然而，如果再進行時效處理，強化相的總體積達到~33vol%，是AB試樣的3倍。通過拉伸測試證實了這些析出相的強化作用:全熱處理試樣的抗拉強度為1350
MPa，而AB試樣的抗拉強度為1002 MPa。
表3 激光粉末床熔融鉻鎳鐵合金718定量成分的x射線衍射結果[68]。說明x射線衍射不僅可以定性地測定樣品的相分布，而且可以定量地測定樣品的相分布。
XRD也可用于測量PBF過程中產生的殘余應力。在PBF中，殘余應力是由于冷卻引起的局部應力引起的。Goel等人利用中子衍射觀察到，LPBF中的殘余應力高于EBM
AB
IN718樣品[69]。Sanz等人分析了一些LPBFIN718樣品的殘余應力，探索不同后處理策略對其的影響[70]。這些測量結果表明，具有拉伸性質的應力極大地破壞了性能。噴丸強化(在其他方法中)可用于在表面誘導高壓應力，從而抵消這一影響(圖12)[70]。然而，就像引入額外的熱處理后處理步驟一樣，使用PBF的經濟合理性被削弱了。
圖12所示。采用不同后處理技術(熱處理和噴丸)處理的試樣的殘余應力狀況[70]。這說明了使用x射線衍射來測量殘余應力，以及噴丸對誘導殘余壓應力的影響。
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