粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

超高转速等离子旋转电极工艺制备钬铜球形粉末的研究

采用超高转速等离子旋转电极工艺(supreme-speed plasma rotating electrode process, SS-PREP)制备韧性金属间化合物钬铜(HoCu)球形粉末, 粉末粒度在15~106μm之间。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析及光学显微镜分析了SS-PREP钬铜球形粉末的粒度分布、松装密度、振实密度及霍尔流速等粉末特性, 比较了不同试验方法对粒度分布的表征。结果表明, SS-PREP钬铜粉末主要由CsCl结构的RM型B2相构成, 不同粒度的HoCu球形颗粒化学成分基本一致, 随着粉末粒度增大, HoCu球形粉末的非球形颗粒比例呈现下降趋势。     

热等静压对Ti-6Al-4V粉末冶金件组织和性能的影响

以Ti-6Al4V合金棒材为原料,采用等离子旋转电极雾化法（PREP）制备出高品质球形钛粉,再通过热等静压近净成形工艺将粉末压制成块,并对Ti-6Al4V合金块体的组织和性能进行研究。结果表明：Ti-6Al4V合金粉末经热等静压后,组织主要由等轴α相＋片条α相以及少量届相组成。升温升压速率较快时,粉末颗粒内部主要以片条状的α相为主,且同一束域内的α相彼此甲行,规则排列成同一取向,颗粒边界处以等轴α相为主,其力学性能超过锻件;升温升压速率较慢时,冶金件组织发牛明显粗化,力学性能介于锻件和铸件之间。     

热等静压对Ti-6Al-4V粉末冶金件组织和性能的影响

以Ti-6Al-4V合金棒材为原料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP)制备出高品质球形钛粉,再通过热等静压近净成形工艺将粉末压制成块,并对Ti-6Al-4V合金块体的组织和性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-4V合金粉末经热等静压后,组织主要由等轴α相+片条α相以及少量β相组成。升温升压速率较快时,粉末颗粒内部主要以片条状的α相为主,且同一束域内的α相彼此平行,规则排列成同一取向,颗粒边界处以等轴α相为主,其力学性能超过锻件;升温升压速率较慢时,冶金件组织发生明显粗化,力学性能介于锻件和铸件之间。     

激光增材制造Ti_2AlNb基合金的组织与性能

利用激光增材制造技术,分别在扫描速率为3、4、5 mm/s的条件下制备出Ti-22Al-25Nb合金薄壁试样,分析了3组试样的相组成、显微组织和力学性能。结果表明,激光增材制造Ti-22Al-25Nb合金显微组织由B2、O和α2相组成,随着扫描速率的增加,合金析出相体积分数和基体B2相平均晶粒尺寸呈现出减小趋势,合金室温、高温抗拉强度逐渐升高。扫描速率为5 mm/s时,所沉积材料的室温和750℃高温的抗拉强度最高,分别为1053 MPa和665 MPa;析出相体积分数和B2相平均晶粒尺寸最小,分别为72.52%和156μm。     

扫描速率对激光增材制造Ti2AlNb基合金组织性能的影响

利用激光增材制造技术,分别在扫描速率为3、4、5 mm/s的条件下制备出Ti-22Al-25Nb合金薄壁试样,分析了3组试样的相组成、显微组织和力学性能。结果表明,激光增材制造Ti-22Al-25Nb合金显微组织由B2、O和α2相组成,随着扫描速率的增加,合金析出相体积分数和基体B2相平均晶粒尺寸呈现出减小趋势,合金室温、高温抗拉强度逐渐升高。扫描速率为5 mm/s时,所沉积材料的室温和750 ℃高温的抗拉强度最高,分别为1053 MPa和665 MPa;析出相体积分数和B2相平均晶粒尺寸最小,分别为72.52%和156 μm。     

激光熔化沉积修复GH4169合金的组织与拉伸性能

通过激光熔化同步输送的GH4169合金粉末,在锻态GH4169合金基板上沉积出薄壁试样,分析了GH4169合金的微观组织、相组成,测试了拉伸性能。结果表明,所制备试样的沉积层和界面组织致密、无缺陷;激光沉积态组织为沿沉积高度方向生长的柱状枝晶组织,沉积态组织经过直接时效(DA)或固溶+时效(STA)处理后,枝晶间Laves相含量基本没有变化,经过均匀化+固溶+时效(HSTA)处理后,组织向等轴晶转变,Laves相含量减少;试样经过STA处理后,抗拉强度最高,达到锻态的84.5%,断后伸长率为锻态的96.7%,原始沉积态试样断后伸长率最高,高于锻态101.7%。