Inconel概要：

Inconel是沉淀强化的镍基高温高强合金

Inconel在－～℃温度范围内具有良好的综合性能，℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

该合金的另一特点是合金的组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。

对应牌号

化学成分：

C≤0.08Mn≤0.35Si≤0.P≤0.35S≤0.Cr17~21Ni50~55Mo2.8~3.3Cu≤0.3Ti0.65~1.15Al0.2~0.8Fe余量Nb4.75~5.5B≤0.

物理性能：

常温下合金的机械性能的MIX：

特性：

1.易加工性

2.在℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度

3.在℃时具有高抗氧化性

4.在低温下具有稳定的化学性能

5

.良好的焊接性能

金相结构

合金为奥氏体结构，沉淀硬化后生成的γ”相使之具有了优秀的机械性能。在热处理过程中于晶界处生成的δ相使之具有了较好的塑性。

耐腐蚀性

不管在高温还是低温环境，合金都具有极好的耐应力腐蚀开裂和点蚀的能力。合金在高温下的抗氧化性尤其出色。

工艺性能与要求

热加工

合适的热加工温度为-℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到优良的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于℃。

冷加工

冷加工应在固溶处理后进行，加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程。

焊接工艺

合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

零件热处理工艺

航空零件的热处理通常按标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。

应用范围领域

由于在℃时具有高温强度和优秀的耐腐蚀性能、易加工性，可广泛应用于各种高要求的场合。

1.汽轮机

2.液体燃料火箭

3.低温工程

4.酸性环境

5.核工程

采用等离子弧增材制造的方法成形了Inconel7l8合金，并采用标准热处理制度对其进行后处理，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、透射电镜、显微硬度等表征方法，对比了热处理前后成形件的组织和力学性能。结果表明，成形试样组织为典型的自底部向顶部外延生长的柱状枝晶，枝晶间析出大量Iayes相及少培MC碳化物；热处理后组织形态没有明显变化，但Laves相数量大大减少，残余Iaves相尺寸减小，析m了”强化相，有效提高了试样的显微硬度。

增材制造技术(Additivemanufacturingtech—nology)，又称作“3D打印”、“快速成形”等，是一种通过添加材料，采用逐层叠加、分层成形而直接加工出所需零件的先进制造技术。当前，针对金属零件的增材制造技术根据热源类型的不同可分为：激光固体成形(1asersolidforming)、电弧增材制造

(arcadditivemanufacturing)及电子束自F}1制造(eleCtronbean1freedomfat)rication)。根据具体的成形r艺不同，常见的有选激光烧结(selectivelasern1elting．SI，M)”、激光熔化沉积(1asermeltingdeposition．IMD)、等离子弧增材制造(plasmaarcadditivenlaimfacturing．PAAM)、冷金属过度成形(coldmetal1ransfer．CMT)”、电子束选熔化(electrobbeamselectivemelting，El：ISM)等。

相比较于传统的机械加丁方式．金属增材制造技术具有以下优点：加一成本低、缩短生产周期且叮直接成形具有复杂轮廓的零部件。镍基高温金凭借着耐高温、耐腐蚀及优异的高温力学性能被厂泛应刖与航空航天、舰船、化一I：、矿山机械等领域’。

而Inconel合金作为应川最为广泛的镍基高温合金之一17．一白以来郁是金属增材制造领域的热门研究材料。Iiu等人采用ISF的方式成形了Inconel簿壁试样．对其组织演变规律进行j，分析．结果表明．组织『f1主要是7住状品和少量(y+Iavcs)共品组织。且南于成形过程热量累积作用。枝品间距从下往上逐渐增大。

Jia等人对SLM增材制造的Inconel合金组织及力学性能分析得到．当激光能量密度为J／m时．致密度最大为98．4．随着激光能量密度的增大，成形试样的组织由粗大的柱状枝晶依次转变为簇状枝晶、细长的单一方向生长的柱状枝晶。

类似的以激光或电子束为热源的InconeI7l8合金增材制造相关的文献还有很多，但是以等离子弧为热源的增材制造技术报道较少。与LSF或EBSM技术相比，PAAM具有明显的成本优势，同时温度梯度小、成形效率高、工艺可控性好等也是其显著优点。

xu等人采用PAAM技术成形了Inconel合金，并对比了热处理前后试样的组织和力学性能变化。Iin等人儿采用PAAM技术成形了Ti～6A1—4V合金，深入分析了组织与性能的演变规律。为使增材制造零部件达到使用性能要求，组织与性能一直是研究的重点。

本文以Inconel合金为成形对象．以PAAM技术为成形T艺．并对成形件进行热处理．主曼对比分析热处理前后成形件的组织及力学性能，为PAAM技术的应用打下基础。