激光快速成形TC4鈦合金的組織和力學性能研究.pdf

1、Ti-6Al-4V(TC4)合金是一種中等強度的α+β型兩相鈦合金，具有優(yōu)異的綜合性能，在航空和航天領域中應用廣泛。本文通過激光快速成形Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金的實驗研究，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)對成形件內部組織的影響規(guī)律進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部組織及最終力學性能的影響，探索改善TC4鈦合金激光快速成形組織，提高材料綜合力學性能的途徑。取得的主

2、要研究成果和結論如下： 1.成形件的組織由貫穿多個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，最終轉變?yōu)轭愃频容S晶的不規(guī)則粗大晶粒。 3.存在一個臨界搭接率，當搭接率為30﹪時，成形件內部組織基本質量良好，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，熔覆層內部沒有缺陷。另外，△Z大于單道熔覆厚度時也容易產生層間熔合不良。 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，對合金的強度影響不大，但是造成塑性嚴重降低。 5.沉積態(tài)試樣經退火處理后組