热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α''相。退火后,晶内的针状α''相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

激光选区熔化TC4钛合金点阵结构压缩性能研究

通过增材制造成型复杂晶格结构,实现航空航天结构件的轻量化设计得到越来越多的应用,然而点阵结构设计及其性能评价仍欠缺。本研究采用金刚石结构为基体,以点阵密度、结构形式为目标,设计不同几何参数试样,并以TC4钛合金为对象进行成型。对成型试样进行压缩试验,研究这种结构不同尺寸试样压缩性能的差异,结果表明：金刚石点阵结构试样受到载荷后应力在连接节点位置集中,产生断裂。提高晶胞密度可以缓解应力集中现象,提高比强度,减少晶胞尺寸和添加外壳都可以使应力均匀化,提高性能稳定性。小晶胞尺寸试样对球化现象、孔隙等冶金缺陷较为敏感,造成强度的下降。     

激光选区熔化成形TC4钛合金表面粘粉及残余应力研究

采用激光选区熔化成形技术制备了TC4钛合金试样,检测分析了试样的表面粘粉现象及表面残余应力分布状态。在保证熔池充分熔化的前提下,减少熔池热输入可有效缓解成形件表面的粘粉现象。成形件沿生长方向存在较大的拉伸残余应力,易导致层间剥离,应通过后续热处理减小残余应力累积。     

退火温度对激光选区熔化成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用激光选区熔化技术(SLM)制备TC4钛合金,借助光学显微镜、扫描电镜和万能材料试验机等测试手段,研究了退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形TC4样品横截面组织主要由六边形网格分布的等轴晶组成,纵截面主要由外延生长的柱状晶组成,晶粒内部包含大量针状马氏体α'相;随着退火温度的升高,组织内针状马氏体α'相发生分解,α相、β相开始聚集长大,退火温度800℃以上时,组织由魏氏体组织向网篮组织转变;随着退火温度的升高,合金的力学性能宏观呈现强度下降,伸长率上升的规律。综合比较几种退火制度发现,800℃×2 h/FC处理后的TC4合金获得相对最佳的综合力学性能。     

再扫描对选区激光熔化成形TC4钛合金组织与性能的影响

通过选区激光熔化(SLM)设备制备了TC4(Ti-6Al-4V)合金制件,研究了再扫描激光功率对合金组织及性能的影响。利用光学显微镜对组织进行了分析,通过排水法、白光干涉仪及硬度计等对合金的密实度、缺陷尺寸及硬度进行了测量。结果发现,85 W 激光功率的再扫描会使合金β相晶粒粗化,晶粒宽度最大可达150 μm;随着再扫描功率进一步提高,晶粒宽度降低到120 μm。再扫描会显著提升合金制件的密实度,经过145 W的再扫描,合金制件的密实度提高到99.6%。再扫描使合金缺陷开口宽度下降,平均宽度从25 μm降低到7 μm左右,但对缺陷深度影响不大。再扫描对合金孔隙率的降低使合金的硬度有所提高。     

选区激光熔化TC4合金微观组织研究进展

选区激光熔化成形技术是制造TC4钛合金等难加工金属的一种非常有前景的方法,内部组织的难以控制是制约其大规模应用的一个瓶颈.本文概述了选区激光熔化成形中加工参数对TC4合金显微组织、残余应力分布的影响,以及热处理后显微组织的变化这3个方面的研究进展,并对今后组织相关的研究发展方向进行了展望.     

退火热处理对TA17钛合金激光选区熔化成形件的力学性能影响研究

针对TA17钛合金激光选区熔化成形(SLM)试验件高强度、低塑性的问题,开展不同温度、冷却方式下的退火热处理工艺研究,通过研究退火热处理前后试件的力学性能测试结果,分析退火热处理工艺对TA17钛合金SLM试件力学性能的影响.结果表明:经过900～950℃真空保温2 h后空冷的退火热处理,SLM试件的强度降低,塑性与韧性得到明显提高,整体力学性能较均衡,满足技术要求.     

选区激光熔化TC4试样的力学性能及微观组织分析

采用选区激光熔化技术成形TC4试样,研究了线扫描功率、曝光时间和退火处理对TC4成形试样微观组织和性能的影响。结果表明,试样的缺陷随线扫描功率的升高而减少。线扫描功率在400 W,曝光时间为30μs,经过退火处理后,试样抗拉强度达到1153MPa,高出普通TC4钛合金锻件近300MPa,同时,试样的拉伸断面总体呈脆性断裂。     

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。     

时效温度对激光选区熔化TC21钛合金微观组织及硬度的影响

SLM成形TC21钛合金经不同温度时效处理后进行显微组织观察和硬度测试,较为系统地探究了时效温度对其组织和硬度的影响。结果表明,时效温度较低时,随着温度的升高,次生α相呈弥散针状析出,且随着温度升高弥散度增大,同时β析出相体积分数也随着温度的升高而增加。时效温度过高时,次生α相粗化,形成尺寸较大的片状α相,强化效果下降。当时效温度为450 ℃时,所得SLM成形TC21钛合金的显微组织最为弥散、均匀,硬度达到最大值575 HV5,较熔凝态硬度提高43.3%。因此,时效温度应控制在450 ℃。     

热处理工艺对TC4钛合金组织及硬度的影响

研究了TC4钛合金在不同保温温度和冷却速度下热处理后的显微组织及硬度。结果表明,在970 ℃保温冷却后,由于温度稍低于相转变温度,α相并没有完全转变为β相,冷却后的组织仍有初生α相。在1020 ℃以上加热保温后,炉冷和空冷时由于冷却速度较慢,转变生成的α相比较粗短且排列紧密,冷却速度越慢α相越粗大;油冷和水冷下主要获得片状和针状马氏体组织。TC4钛合金的硬度随着冷速的增加而增加,但增加幅度不大。在1020 ℃以上保温时,温度对硬度没有明显的影响。     

激光成形TC4钛合金亚临界退火组织及形成机制

研究激光熔化沉积TC4钛合金亚临界点退火显微组织特征及显微组织演变规律,研究退火温度及退火后冷却方式(水冷、空冷)对组织形态的影响规律。结果表明,激光熔化沉积TC4钛合金在Tβ温度以下15～25℃范围内等温退火后,获得由蟹状初生α及细小层片状β转变组织组成的"特种双态组织"。随退火温度升高,蟹状形态特征愈加明显,但体积分数降低,宽度增加,长径比减小。亚临界退火后冷却过程中β→α+β转变的充分进行及一定固溶温度以产生足够的β相是蟹状初生α及特种双态组织形成的必要条件。     

热处理工艺对TC4钛合金冲击磨损性能的影响

研究了退火和固溶时效处理对热轧态TC4钛合金的力学性能和组织的影响,并考察了其冲击磨损性能。结果表明:退火处理后试样组织中转变β相增加,强度、塑性和韧性均较热轧态有所提升;而固溶时效处理后试样组织的晶粒细化且尺寸更为均匀,同时具有最高的强度,而塑性和韧性则较热轧态有所降低。经过10 h的冲击磨损试验后,退火态试样的磨损率最低,而固溶时效态试样的磨损率最高。通过磨损断口观察发现退火态试样表面冲刷犁沟较短,且终点处存在合金的塑性堆积,同时磨损面组织发生塑性变形,晶粒延展拉长。退火态试样较高的塑性和韧性有助于吸收冲击能量,因此表现出较好的耐冲击磨损性能。     

热处理对激光选区熔化制备Inconel 718合金组织和拉伸性能的影响

采用激光选区熔化工艺(SLM)制备了Inconel 718合金,并对合金分别进行了1050 ℃×1 h固溶和1050 ℃×1 h固溶+720 ℃×8 h+620 ℃×8 h双级时效热处理。结合微观组织、拉伸性能和断裂特征分析,研究了热处理工艺对SLM制备的Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后合金内Laves相溶解,位错密度显著降低,材料的强塑性匹配较打印态得到良好的改善。经过时效热处理后,γ′和γ″强化相析出使合金强度大幅度提高的同时,保留了一定的塑性。     

硼含量对激光熔覆沉积TC4钛合金显微组织与力学性能影响

基于航空航天领域对高比强度、耐高温以及耐磨损钛合金材料的迫切需求,本文采用激光熔覆沉积(Laser Cladding Deposition, LCD)技术制备出含硼(B)的TC4钛合金复合材料,并研究了B元素含量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着B元素含量增加,可以显著降低LCD成形TC4钛合金的晶粒尺寸,其晶粒尺寸从1294μm降低至28.6μm,在硼元素作用下也逐渐弱化了LCD技术导致的柱状晶现象;当B含量较低时,TC4钛合金LCD成形过程中生成的TiB主要在原始β晶界处富集,随着B元素含量增加,针状TiB逐渐在晶粒内部析出。在LCD成形TC4钛合金复合材料性能方面,随着B含量增加,合金的硬度与强度也逐渐增大,显微硬度从313.23 HV增大至359.24 HV,抗拉强度由848 MPa增加至1119.5 MPa,提升了32.02%。本文研究为增材制造复杂结构高性能钛基合金构件在航空航天领域的应用提供理论支撑。     

热处理对激光选区熔化成形Inconel 718合金显微组织结构和力学性能的影响

主要研究了激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形Inconel 718合金经固溶时效(SA)、均匀化+固溶时效(H+SA)、热等静压+固溶时效(HIP+SA)3种热处理后显微组织结构的转变与力学性能之间的关系.结果表明,沉积态试样的晶粒内部存在大量树枝晶结构,枝晶间析出了大量硬脆La...