在增材制造钛合金的成型过程中,高能束热源快速移动产生的微小熔池中,多重循环热处理以及超高温度梯度与冷却速度,导致增材制造钛合金的微观组织显著区别于传统制备工艺。
常见钛合金增材制造技术的参数特点根据《3D 打印金属材料》(汤慧萍主编,【化学工业出版社】,2020 年 8 月),金属粉末与高能束的快速交互作用以及由此产生的超高冷却速率(103~105K/s)诱导的快速凝固行为使得材料的微观组织显著改变,并因此产生优于传统工艺的力学性能。增材制造 Ti-6Al-4V 合金的显微组织是由粗大的柱状初始β晶粒组成,但β晶粒内部的组织十分细小,这导致增材制造 Ti-6Al-4V 合金,在直接成形状态(沉积态)或经后续热处理后,其室温屈服强度、抗拉强度、塑性等能够全面达到锻件水平。
根据《Fatigue performance evaluation of selective laser melted Ti-6Al-4V》(P. Edwards 等,【Materials Science & Engineering A】,2014 年 3 月),增材制造钛合金沉积态与普通锻件的疲劳性能的试验结果表明,增材制造 TC4 钛合金沉积态疲劳寿命比普通锻件低约 23%,疲劳强度低约 20%。根据《选区激光熔化增材制造钛合金的疲劳性能研究进展》(辛如意,【材料科学与工程学报】,2022 年 8 月),SLM 成形纯钛及钛合金过程中经常出现冶金缺陷。此外,SLM 制备试样表面存在一些未熔化的粉末颗粒使得粗糙度较高,会生成大量微裂纹而导致表面质量低。这些内部缺陷、表面质量问题以及柱状晶组织、拉伸残余应力等都会严重影响 SLM 成形钛合金构件的疲劳性能。声 明:文章内容来源于装备情报速览。仅作分享,不代表本号立场,如有侵权,请联系小编删除,谢谢!关注官微
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