激光快速成形TC4鈦合金的組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、Ti-6Al-4V(TC4)合金是一種中等強(qiáng)度的α+β型兩相鈦合金，具有優(yōu)異的綜合性能，在航空和航天領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。本文通過激光快速成形Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金的實(shí)驗(yàn)研究，對主要工藝參數(shù)(包括激光功率，光束掃描速度，送粉量，搭接率、Z軸單層行程)對成形件內(nèi)部組織的影響規(guī)律進(jìn)行了較為全面的研究，并分析了不同的熱處理制度對成形件內(nèi)部組織及最終力學(xué)性能的影響，探索改善TC4鈦合金激光快速成形組織，提高材料綜合力學(xué)性能的途徑。取得的主

2、要研究成果和結(jié)論如下： 1.成形件的組織由貫穿多個(gè)熔覆層呈外延生長的粗大柱狀晶組成，柱狀晶主軸垂直于激光束掃描方向或略向光束掃描方向傾斜。原始的柱狀β-Ti晶粒的微觀組織是由極少量針狀α和大量的魏氏α板條組成。 2.隨著激光功率的提高和掃描速度的降低，柱狀晶的長度變短，間距增加，最終轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃频容S晶的不規(guī)則粗大晶粒。 3.存在一個(gè)臨界搭接率，當(dāng)搭接率為30﹪時(shí)，成形件內(nèi)部組織基本質(zhì)量良好，只是在靠近基材區(qū)域有少量

3、的熔合不良；如搭接率小于30﹪，兩相鄰熔覆道之間的搭接區(qū)將出現(xiàn)形狀不規(guī)則的熔合不良現(xiàn)象；反之，熔覆層內(nèi)部沒有缺陷。另外，△Z大于單道熔覆厚度時(shí)也容易產(chǎn)生層間熔合不良。 4.隨著試樣中氧含量的增加，TC4合金的抗拉強(qiáng)度明顯提高，而延伸率和斷面收縮率下降；成形過程中由于過程特征參數(shù)匹配不當(dāng)造成的形狀不規(guī)則的熔合不良缺陷，主要分布在各熔覆層的層間和道間，對合金的強(qiáng)度影響不大，但是造成塑性嚴(yán)重降低。 5.沉積態(tài)試樣經(jīng)退火處理后組