激光快速成形TC21鈦合金的組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、TC21是一種高強(qiáng)高韌損傷容限型時(shí)p兩相鈦合金，有望成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的重要選材。采用精密鑄造、精密塑性成形、粉末冶金等傳統(tǒng)方法成形TC21鈦合金時(shí)，具有周期較長(zhǎng)、柔性化較差等缺點(diǎn)。激光快速成形作為一種材料凝固成形新技術(shù)，諸多優(yōu)點(diǎn)使其成為一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的TC21鈦合金成形方法。 本文通過(guò)激光快速成形TC21鈦合金的實(shí)驗(yàn)研究，獲得并分析了TC21沉積態(tài)的組織和力學(xué)性能，考察了激光功率對(duì)沉積態(tài)組織和性能的影響規(guī)律，探索了經(jīng)不同熱處理后的

2、成形件組織和硬度演變特征，取得了如下主要研究成果： 1.因激光快速成形過(guò)程中的外延生長(zhǎng)特性和TC21合金的狀晶/等軸晶轉(zhuǎn)變，TC21沉積態(tài)的組織主要由沿沉積高度方向生長(zhǎng)的貫穿多個(gè)熔覆層的粗大柱狀晶組成，僅最后一層熔覆層上側(cè)的晶粒為較小的等軸晶。熔池?zé)嵊绊憛^(qū)中α相的粗化會(huì)使成形件宏觀上存在層帶現(xiàn)象。成形件上部的十幾層熔覆層和與基材鄰接處的一兩熔覆層為馬氏體明區(qū)，其余區(qū)域?yàn)榫W(wǎng)籃組織暗區(qū)，成形過(guò)程中的再熱循環(huán)會(huì)使馬氏體α＇相轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)籃

3、組織。 2．TC21沉積態(tài)馬氏體明區(qū)的硬度比網(wǎng)籃組織暗區(qū)高近100HV。暗區(qū)的抗拉強(qiáng)度約1270MPa，屈服強(qiáng)度約1180MPa，而延伸率僅約4﹪，呈強(qiáng)度高、塑性低、韌性斷裂的特點(diǎn)。 3．激光功率的增大，會(huì)使熔覆層溫度越高，相同溫度所能覆蓋的區(qū)域越大，熔池的溫度梯度減小，因此成形件上部的明區(qū)高度線(xiàn)性增大，柱狀原始β晶粒的寬度增加并呈等軸化傾向，暗區(qū)網(wǎng)籃組織中的α片粗化明顯，而硬度和強(qiáng)度略有下降，塑性則略有升高。