激光快速修复Ti-6Al-4V合金的显微组织与力学性能

针对Ti-6Al-4V合金在加工和服役过程中的损伤特点,对Ti-6Al-4V合金锻件的3种典型误加工缺陷——槽缺陷、面缺陷和体缺陷进行了激光快速修复研究。激光修复区与锻件基体形成致密冶金结合,Al、V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析。激光修复区组织为粗大原始β晶粒内分布细长的α针及编织细密的α+β板条组织,呈现典型的魏氏结构,热影响区组织从锻件的等轴α+转变β组织逐步过渡到魏氏(α+β)组织。对预制有3种类型缺陷的激光修复试样进行室温静载拉伸试验和硬度测试,结果表明修复试样的拉伸性能达到锻件标准(HB5224-1982)。激光修复试样的硬度和强度高于锻件基体,而塑性则低于锻件基体。因此,激光修复区和锻件基体可看作是一种“强+弱”的组合,这与二者的显微组织是相对应的。     

不同取向对激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能的影响

采用万能材料试验机系统,对激光快速成形TC4钛合金不同取向圆柱形试样进行准静态压缩试验,使用光学显微镜、扫描电镜、XRD等分析手段,研究不同取向对其力学性能的影响。结果表明:不同取向激光快速成形TC4钛合金由于微观结构的差异,其准静态压缩力学性能也不同,其中,与激光扫描方向成45°角试样显示最高的强度,但塑性最差;而沿沉积方向试样则显示最好的塑性性能,其强度与沿激光扫描方向试样的强度相当。     

电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的组织与性能（英文）

电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金,对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性,其中X向、Y向强度较高,Z向强度低但塑性较好;消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响;热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低,但具有良好的塑性与韧性,同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求,但与锻件标准HB5432相比仍有差距。     

激光快速修复Ti-6A1-4V合金的显微组织与力学性能

针对Ti-6A1-4V合金在加工和服役过程中的损伤特点，对Ti-6A1-4V合金锻件的3种典型误加工缺陷——槽缺陷、面缺陷和体缺陷进行了激光快速修复研究。激光修复区与锻件基体形成致密冶金结合，Al、V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布，无宏观偏析。激光修复区组织为粗大原始∥晶粒内分布细长的α针及编织细密的a＋β板条组织，呈现典型的魏氏结构，热影响区组织从锻件的等轴α＋转变β组织逐步过渡到魏氏（a＋β）组织。对预制有3种类型缺陷的激光修复试样进行室温静载拉伸试验和硬度测试，结果表明修复试样的拉伸性能达到锻件标准（HB5224-1982）。激光修复试样的硬度和强度高于锻件基体，而塑性则低于锻件基体。因此，激光修复区和锻件基体可看作是一种“强＋弱”的组合，这与二者的显微组织是相对应的。     

Ti-6Al-4V钛合金激光选区熔化成形工艺及性能研究

将激光功率和扫描速度作为主要的工艺参数,进行了Ti-6Al-4V钛合金激光选区熔化成形(SLM)试验.结果 表明,激光功率为300W,扫描速度为1.0 m/s时,SLM成形试件的抗拉强度达到1150 MPa,伸长率达到9.5％,抗拉强度和伸长率都较高.激光热输入不足时,试块抗拉强度不能满足使用要求,激光热输入过高时,试...     

高功率激光立体成形Ti-6Al-4V合金组织研究

针对高功率条件下激光立体成形Ti-6Al-4V合金组织特征展开研究,揭示高功率条件下组织形成机理,并对比分析了高功率与中/低功率条件下组织形成的差异及原因。结果表明:由于高功率条件下具有更低的温度梯度和更高的凝固速度,激光立体成形Ti-6Al-4V合金的宏观组织由粗大的柱状晶、竹节状的小柱状晶和等轴晶三部分组成,并且沉积层之间存在层带;而中/低功率条件下只有贯穿多个沉积层呈外延生长的粗大的柱状晶。高功率条件下层带内典型微观组织是由大量的魏氏α集束组成,而层带间为α板条编织成的网篮状组织,并且部分α相球化成等轴状。与中低功率条件下典型组织相比,高功率条件下α板条长宽比明显减小,不存在针状α。     

电子束熔丝成形Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金的组织与力学性能

试验采用电子束熔丝快速成形方法(EBRM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-Mo合金试样,研究了EBRM Ti6321合金化学成分、显微组织、力学性能及冲击韧性. 结果表明,该合金在熔丝成形中Al元素烧损1.0%左右,且合金内部没有元素偏析. EBRM Ti6321合金显微组织为沿沉积高度方向生长、晶贯穿多个沉积层的粗大柱状晶,柱状晶内部以α片层为主. EBRM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度各项异性系数为2.6%,断裂方式均为韧性断裂. x向和z向冲击韧性均不低于80 J,各向异性系数为3.1%;冲击断口有大量的韧窝,为典型的韧性断裂.     

激光快速成形粉末高温合金的力学性能研究

对激光快速成形粉末高温合金的组织和性能进行了研究.结果表明,激光快速成形沉积态组织中γ'沉淀相的析出受到抑制,γ'沉淀相在γ基体中的体积分数小,γ'相的平均尺寸显著细化.在热处理制度为1165℃固溶2 h空冷 760℃时效16 h空冷的基础上,适当延长时效时间将有助于细小γ'沉淀相的长大,使固溶时效态组织的抗拉强度提高到P/M HIP标准的89%,屈服强度已经接近粉末冶金水平,显示出较好的强化效果.     

非球形Ti-6Al-4V粉末粒度对激光快速成形的影响

为了找到适合激光快速成形技术的非球形Ti-6Al-4V粉末粒度范围,采用高速摄影的方法研究了不同粒度粉末的输送情况,并通过不同粒度粉末的激光快速成形实验,研究了粉末粒度对粉末利用率、成形件表面精度和成形件内部气孔缺陷的影响.结果表明,在64～122 μm粒度范围内,随粉末平均粒度的变细,粉末利用率先增大后降低,成形件表面精度先提高后降低,成形件内部气孔先减小后增多,适合激光快速成形的粉末粒度应在86～98 μm之间.     

激光成形修复Ti-6Al-4V钛合金零件的组织与性能

分析了激光成形修复Ti-6Al-4V合金的组织特点,并考察了退火处理对修复区组织及修复件性能的影响.激光修复件的微观组织由修复基体所具有的等轴α+层状α+β双态组织经热影响区连续转变为晶内分布魏氏α+β的外廷生长的粗大柱状晶组织.激光修复件的静载拉伸性能达到锻件标准.经退火处理后,修复区中α板条有粗化趋势,修复件的综合力学性能得到一定改善,塑性有所提高.经采用退火+喷丸处理,修复件的低周疲劳性能达到与锻件相当.     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

大变形热轧Ti-6Al-4V合金棒材力学性能的研究

通过大变形热轧试验,获得了一种新的Ti-6Al-4V合金细晶棒材.与粗品棒材一起分别测试了其拉伸性能和冲击韧度,观察了断口形貌.结果表明:细晶组织Ti-6Al-4V合金棒材具有较高的塑性和冲击韧度,拉伸强度变化不大.断口观察发现其拉伸断口平坦,塑坑较浅,但伸长率与粗晶粒棒材相比反而提高,且属于韧性断裂.     

机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V合金

采用机械合金化制备Ti-6Al-4V粉末。结果表明:采用机械合金化可以制备纳米晶Ti-6Al-4V合金粉,其反应机理以扩散为主,该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果;随球磨时间延长,部分V固溶于Ti中形成置换固溶体Ti(V),球磨过程中没有中间相生成。球磨40 h后都能获得纳米晶,60 h的粉末为纳米晶和非晶的混合物,晶粒尺寸小于60 nm;60 h后晶粒尺寸变化缓慢。球磨后Ti、Al、V的原子比近似为90:6:4,与Ti-6Al-4V元素成分一致。     

铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

按照GB6398-1986试验标准,采用紧凑拉伸试样(CT)测定了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率da/dN,采用扫描电镜(SEM)等现代技术对断口形貌进行观察,分析了不同应力比(R值)条件下的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,应力比R对铸造Ti-6Al-4V钛合金的裂纹扩展速率影响较大,应力比R越大,裂纹扩展速率越大。在裂纹预裂区和快速扩展区的断裂机理主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。     

Ti-6Al-4V钛合金多工序加工的微观结构和力学性能研究（英文）EI北大核心CSCD

为获得环轧、胀形和热处理不同工艺组合状态下Ti-6Al-4V合金加工工艺-力学性能-微观组织之间的关系,分别对其α相和β相组织形貌,室温和高温拉伸性能(强度和塑性)进行观察与分析。研究表明,在适当的热处理工艺下,合金轧制成形之后增加第二工序胀形是很有必要的。材料的拉伸性能与初生α相的晶粒尺寸和体积分数,及次生α相的晶粒尺寸和组织厚度有很大关系。此外,胀形后热处理主要影响初生α相的晶粒尺寸及α相和β相组成比例,其次影响次生片状α相的大小和数量。当α相由小颗粒等轴组织转变为厚的多边形状组织时,材料的延伸率降低。随着初生α相体积分数的减少,未转变β相组织和弥散次生α相的增加,合金强度增加。材料高温拉伸断裂为韧性断裂,材料低塑性归因于组织断裂表面铸造微缺陷的萌生。     

Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V by Electron Beam Rapid Manufacturing

电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金,对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性,其中X向、Y向强度较高,Z向强度低但塑性较好;消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响;热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低,但具有良好的塑性与韧性,同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求,但与锻件标准HB5432相比仍有差距。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性

采用三点弯曲法测定了SiC纤维单向增强的Ti-6Al-4V复合材料的表观断裂韧性,讨论了界面反应对断裂韧性的影响.研究结果表明,在裂纹尖端塑性变形区的未断纤维的桥联对复合材料的断裂韧性起很大的作用.经过热处理后,SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性降低,主要是由于严重的界面反应,使得SiC纤维受到一定的损伤,因而降低了纤维的承载能力,并使基体钛合金的脆性增大.