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通过对TC4钛合金激光快速成形件沉积态、去应力退火和固溶时效3种状态下的组织进行对比研究,探索改善TC4钛合金激光快速成形组织,提高材料综合力学性能的途径.结果表明,成形件的组织由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大柱状晶组成,柱状晶主轴垂直于激光束扫描方向或略向光束扫描方向倾斜.原始的柱状β-Ti晶粒的微观组织是由极少量针状α,大量的魏氏α板条和一定体积分数的板条间β相组成.沉积态试样经退火处理后α板条有粗化趋势,性能改善不明显,塑性有所提高;经固溶时效热处理后可得到等轴α,网篮α和转变β相的三重混合组织,晶界α相被不同程度地破碎,甚至消失,塑性有明显提高,且强度降低不大,具有良好的综合力学性能.

关键词: 激光快速成形 , TC4合金 , 力学性能

飞机用钛合金零件的激光快速修复

薛蕾 , 陈静 , 张凤英 , 张霜银 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

针对TC4钛合金锻件误加工造成的铣槽和面尺寸超差进行了激光快速修复研究.修复区与锻件基体之间形成致密冶金结合,修复区组织为柱状原始β晶界内编织细密的a+β网篮组织,晶内a板条的宽度＜1 μm.修复过程中发现粉末状况、激光加工参数影响到修复区中气孔、层间或道间熔合不良等缺陷的形成,通过采用粉末真空干燥处理、优化工艺参数等方法获得了修复区内无气孔、熔合不良等缺陷的修复试样.修复试样的室温静载拉伸性能测试结果表明,其抗拉强度达到1000 MPa,屈服强度达到925 MPa,延伸率为8.0%,接近锻件本体性能.

关键词: TC4钛合金 , 激光快速修复 , 微观组织 , 缺陷 , 拉伸性能

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

陈静 , 张霜银 , 薛蕾 , 杨海欧 , 林鑫 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

采用实验研究的方法,对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨.结果发现:和锻造件相比,激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性;成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能,其中组织的影响最显著,其次为氧含量和熔合不良缺陷;对于氧含量符合GJB GJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金,经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好,不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准.

关键词: 激光快速成形 , Ti-6Al-4V , 力学性能 , 显微组织 , 氧含量 , 缺陷

热处理对激光立体成形TC4残余应力的影响

张霜银 , 林鑫 , 陈静 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

采用小孔释放法对激光立体成形TC4钛合金沉积态和热处理后的残余应力进行了测试.结果表明,激光立体成形TC4合金的残余应力属于低应力水平,沿激光扫描方向的残余应力σY和垂直于激光扫描方向的残余应力σZ具有类似地分布规律.激光扫描起始位置的残余应力值较小,到中间位置达到最大的压应力,而到熔覆结束位置转变为最大的拉应力;靠近基材处熔覆层的残余应力为较大的压应力,随着熔覆高度的增加,到顶部转变为较小的拉应力.相比沉积态试样,去应力退火后σY和σZ分别平均降低59.8%和72.3%,固溶时效处理后分别平均降低64.7%和 67.8%.热处理后残余应力分布趋于平缓,可有效地消除和调整激光成形过程产生的残余应力.

关键词: 激光立体成形 , TC4 , 热处理 , 残余应力

工艺参数对激光快速成形TC4钛合金组织及成形质量的影响

张霜银 , 林鑫 , 陈静 , 张凤英 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

通过改变激光快速成形过程中激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量△Z等工艺参数,研究了各工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织及成形质量的影响规律.结果表明:随着激光功率P的提高,柱状晶的长度逐渐变短并转变为类似等轴晶的不规则晶粒;在相同的激光功率下,柱状晶的尺度随着激光扫描速度V的增加变得细且长;当P/V值大于933W·s/mm时,晶粒呈现等轴晶形态.存在一个临界搭接率,当搭接率为30%时,成形件内部组织基本质量良好,只是在靠近基材区域有少量的熔合不良;如搭接率小于30%,两相邻熔覆道之间的搭接区将出现形状不规则的熔合不良现象.另外,△Z过小会造成重熔深度变大,层与层的结合处组织粗大;△Z过大时会造成层间熔合不良.

关键词: Ti-6Al-4V合金 , 激光快速成形 , 工艺参数

激光烧结/等温锻造TC17粉末钛合金的组织与性能

赵张龙 , 郭鸿镇 , 姚泽坤 , 张霜银 , 林鑫 , 黄卫东

稀有金属材料与工程

采用激光烧结(LS)+等温锻造复合工艺制各出优质粉末TC17钛合金材料,并研究了工艺过程对合金组织性能的影响.结果表明:激光烧结后的TC17合金微观组织主要由粗大β柱状晶粒组成;经相变点上、下等温锻造及热处理后,激光烧结的魏氏组织能够被有效地破碎,显微组织主要由条状和细小等轴a相组成;仅经相变点以下等温锻造及热处理后,合金组织主要由细小等轴a相组成,但由于变形不均,仍存在有少量的原始β晶粒边界.经过等温锻造、熟处理后,激光烧结合金的室温强度变化不大,但塑性大大提高,强度和塑性得到了良好地匹配.

关键词: 粉末钛合金 , 激光烧结 , 等温锻造 , 显微组织 , 力学性能