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激光3D打印鈦合金后處理
發布時間:2019-05-09 10:34:29發布者:Admin新聞種類:前沿動態

Ti6Al4V鈦合金具有優良的耐蝕性、低的密度、高的比強度及好的韌性和焊接性等一系列優點,在 航空航天、石油化工、船舶汽車,生物醫學等領域得到廣泛的應用。選擇性激光熔化是一種先進的金 屬增材制造技術,可用于幾何結構復雜的鈦合金等零部件的制造,在航空航天、生物醫學和汽車工業 等領域表現出巨大的優勢。然而,與鍛造或鑄造的鈦合金相比,選擇性激光熔化(SLM)塊材低的延 展性,嚴重阻礙了其在工業領域內更廣泛的應用。這是由于材料內部孔隙和針狀α′易形成應力集中 ,導致裂紋萌生,在應變局部化前進行裂紋擴展直至斷裂,嚴重降低了材料的延展性。

鑒于材料內部缺陷和微觀組織結構對其延展性的顯著影響。為了解決SLM鈦合金塊材初始孔隙率、 相結構等不利因素,選擇合適的后處理工藝對提高SLM鈦合金材料的延伸性具有重要意義。后熱處理 已被證明可用于提高SLM鈦合金的延展性,但合適的熱處理工藝需仔細選擇?;诟邷?、高壓的綜合 作用,熱等靜壓已被廣泛用于消除SLM鈦合金部件內部的孔隙率。然而,熱處理和熱等靜壓也具有局 限性,例如晶粒長大、屈服強度和抗拉強度大幅下降、以及延展性表現各向異性。因此,急需開發新 的后處理工藝,降低材料的孔隙率,生成均勻微觀組織結構,提高SLM鈦合金塊材延展性的同時還可 限制強度的大量損失。

研究人員針對目前SLM塊材孔隙率和大量針狀α′組織導致激光3D打印塊材延展性差的這一主要缺 陷,其研究選擇一種攪拌摩擦加工的后處理方法(FSP)改性選擇性激光熔化Ti6Al4V合金塊材,用以 降低材料的孔隙率,均勻化局部的組織結構(如圖1),大量的提高了材料的斷裂應變(0.21至0.65 ,如圖2),從而獲得高延展性和強度兼具的性能。。

圖1

圖2

圖3

圖3所示拉伸過程的組織演變圖,經過FSP處理后的鈦合金,其裂紋的產生及擴展均呈現典型的高 韌性材料特征。

來源: ChunjieHuang, XingchenYan, LvZhao, MinLiu, WenyouMa, WeibingWang, JeroenSoete, AudeSimar. Ductilization of selective laser melted Ti6Al4V alloy by friction stir processing, Materials Science and Engineering: A, 2019, 755, 85.

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