热处理及激光多道搭接对激光熔化沉积TC18钛合金组织的影响

研究了3种热处理制度及激光多道搭接对激光熔化沉积TC18钛合金显微组织的影响.结果表明:按照去应力退火-等温退火-双重退火的顺序.晶界α和晶内α片层都逐渐粗化,大柱状晶逐渐分裂,小晶粒逐渐趋于等轴化;激光扫描搭接区域,温度梯度大,重熔间隔时间短,生成大柱状晶;非搭接区域温度梯度较小,重熔间隔时间长,难以满足柱状晶外延生长的条件,从而形成小晶粒带.     

点式锻造激光沉积TC17钛合金热处理组织与力学性能

采用点式锻造激光沉积技术在TA0基板上成形三维TC17厚壁件.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、单向拉伸试验和显微测试硬度来分析其沉积态和退火态组织与力学性能.结果 表明,原始宏观晶粒呈等轴状形貌,晶粒内部以大量初生细小α板条、少量的等轴α相和β转变组织形成.分别对沿沉积高度方向和垂直沉积高度方向做室温单向拉伸试验,两个...     

TC11钛合金零件的激光熔化沉积修复研究

结合飞机起动机钛合金叶轮的修复需要,研究了Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr-0.23Si(TC11)钛合金激光熔化沉积修复工艺及界面的组织与力学性能。结果表明,激光熔化沉积TC11钛合金及界面重熔区具有典型的魏氏组织特征,基体热影响区组织逐渐由魏氏组织向双态组织过渡;激光熔化沉积TC11钛合金的抗拉强度高于界面过渡区及基体,而塑性稍低于基体。通过采用逐点熔化沉积的方法对叶轮受损叶片进行了修复,经加工检验后通过了超转试验考核,实现了装机应用。     

热处理对激光熔化沉积TA15钛合金组织及压缩性能的影响

以真空等离子旋转电极雾化TA15钛合金粉末为原料,利用激光熔化沉积快速成形技术制备TA15钛合金板材.在α+β两相区内对合金进行退火热处理,研究热处理温度对合金组织、硬度及抗压强度的影响,分析了经不同温度退火后合金的断裂机理.结果表明:试样经两相区退火热处理后呈现出一种特殊的双态组织,初生α相的含量随热处理温度的升高而逐渐降低,且初生α片端的叉形形貌越来越明显;在两相区上部热处理后的试样,初生α相呈竹节状;试样的平均硬度值随热处理温度的升高变化不大,硬度值较稳定;试样的压缩强度对热处理温度的变化不敏感,断裂机制为延性断裂.因此,可通过在较大温区范围内调整热处理工艺来获得优异的综合力学性能.     

激光熔化沉积4045铝合金显微组织及显微硬度

采用激光熔化沉积技术制备了4045铝合金薄壁试样,研究了沉积试样热处理前后的显微组织演化,并测试其显微硬度。结果表明,沉积试样显微组织具有定向快速凝固特征,由Al枝晶和Al-Si共晶组成,其一次枝晶间距约22.3μm,二次枝晶间距约7.5μm,体积分数约42.7%,沉积试样顶部出现柱状树枝晶向等轴树枝晶转变。当前沉积层从底部到顶部冷却速度的降低导致Si相从珊瑚形貌向片状形貌转变,足够高的重熔率能保证后续沉积层重熔掉当前沉积层顶部片状Si相,以获得变质效果良好的珊瑚形貌Si相,热影响作用使紧邻熔合线过热区的珊瑚形貌Si相发生粗大等轴粒状化,导致其显微硬度低于层内区。珊瑚形貌Si相在540℃等温热处理保温20 min即可完成粒状化,并且随着保温时间延长,Si相发生粗化长大,显微硬度下降。     

热处理对激光选区熔化MS1模具钢组织及力学性能的影响

利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术对MS1模具钢的成形工艺进行研究,获得了均匀致密的打印态试样.对打印态试样进行850℃×1h固溶+550℃×4h时效热处理,并分别对打印态和热处理态试样进行显微组织和力学性能分析.结果 表明:MS1模具钢的SLM打印态的合金组织主要由板条...     

激光选区熔化成形TA7 ELI钛合金显微组织及力学性能研究

针对TA7 ELI钛合金开展激光选区熔化(SLM)成形工艺研究,获得激光功率P、扫描速度V对致密度的影响规律,进一步分析激光能量密度对缺陷的影响,并基于最佳成形工艺参数开展显微组织及力学性能分析。研究表明,SLM成形TA7 ELI致密度随激光功率P的升高先增加后降低,随着激光能量密度增加先增加后降低。当激光功率P为280 W、扫描速度V为1 000 mm/s、扫描间距H为120μm、铺粉层厚t为30μm时,成形试样致密度最高为99.89%,此时激光能量密度为78 J/mm³。SLM成形TA7 ELI沿着沉积方向为外延生长柱状晶,垂直沉积方向为等轴晶组织,晶内由平行或交错分布的细小针状α′马氏体组成。TA7 ELI沉积态抗拉强度超过1 050 MPa,延伸率达到15%,拉伸断口均匀密集分布等轴韧窝,表现为典型的韧性断裂特征。     

激光熔化沉积TC17钛合金光纤激光焊接特性

利用光纤激光对激光熔化沉积TC17钛合金与锻造TC17钛合金薄板进行了激光热导熔化焊接,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计分析了接头的组织结构及显微硬度分布。结果表明,TC17钛合金激光熔化沉积件及锻件薄壁板状试样激光焊接接头凝固组织为沿未熔母材外延定向生长的细小树枝晶组织。锻造钛合金焊缝热影响区(HAZ)大且热影响区β晶粒发生了严重的长大现象,而激光熔化沉积钛合金焊缝热影响区小且热影响区β晶粒尺寸几乎无明显变化,表现出优异的焊接热稳定性。无论锻造钛合金还是激光熔化沉积钛合金,其焊缝区显微硬度高于母材,热影响区显微硬度低于母材。     

激光沉积Ti65钛合金的显微组织与各向异性研究

采用激光沉积制造技术制备了Ti65钛合金试样,并对其进行了退火热处理,分析了试样不同截面/方向的显微组织和力学性能。结果表明：激光沉积Ti65试样沿沉积方向形成了粗大的柱状晶和平行分布的层带结构,层带中的α板条粗化明显;垂直于沉积方向的截面呈等轴晶结构;不同截面的显微组织均为片层组织。退火后,不同截面的晶界断续,α板条粗化,显微组织均为网篮组织,显微组织的各向异性不明显。沉积态试样沿沉积方向和垂直于沉积方向的抗拉强度分别为1015 MPa和1055 MPa,伸长率分别为11.4%和8.4%;退火后,沿沉积方向和垂直于沉积方向的抗拉强度分别为1025 MPa和1079 MPa,伸长率分别为12.7%和10.5%。沉积态试样沿沉积方向的显微硬度比垂直于沉积方向低约20 HV0.2;退火后,不同方向的显微硬度接近并约为400 HV0.2。退火后激光沉积Ti65综合力学性能的各向异性趋于弱化。     

激光快速成形TA15钛合金热处理组织及其力学性能

采用激光快速成形方法制备了TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金厚壁件,研究了不同退火温度对激光快速成形TA15钛合金组织和室温拉伸力学性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,粗大β晶内的初生α相板条体积分数减少,而β转变组织体积分数增加,且β转变组织形貌由板条状(β)→层片状(α+β)→细层片状(α+β)转变。力学测试结果表明,经940 ℃/1 h,空冷热处理后,激光快速成形TA15钛合金室温拉伸力学性能达到最优;而当退火温度大于等于970 ℃时,其室温拉伸力学性能大幅度降低,拉伸断口扫描电镜(SEM)照片表明,室温拉伸断裂为脆性断裂。     

扫描策略对激光熔化沉积态TC4钛合金组织性能及残余应力的影响

采用不同的扫描策略,通过激光熔化沉积技术制备出TC4钛合金.通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能材料试验机研究了扫描策略对TC4钛合金组织和性能的影响,利用X射线衍射法对TC4合金XOZ平面残余应力的演变和分布进行分析.结果表明,扫描策略影响了网篮组织的形态,进而影响了 T...     

激光选区熔化制造工艺参数对TC4钛合金成型件致密度和硬度的影响规律

采用选区激光熔化(SLM)工艺成型TC4钛合金,运用双因素控制变量法,从输入体能量密度方面,研究了激光功率P、扫描速度V对多层成型件致密度和表面硬度的影响规律。试验结果表明：当单位体积粉末输入体能量密度φ为119.05～166.67 J/mm~3时,成型件致密度可达到96.62%～97.41%,表面显微硬度达到415.2～425.4 HV,高于成型前粉末微粒显微硬度335.4 HV。在激光功率P=200 W、扫描速度V=600 mm/s、铺粉厚度H=0.04 mm、扫描间距S=0.06 mm时,成型件致密度达到97.41%,表面显微硬度达到440.5 HV,成型的钛合金件具有良好的力学性能。     

激光熔化沉积Ti_2AlNb基合金的显微组织和拉伸性能

通过激光熔化沉积同步输送的Ti-22Al-25Nb合金粉末,在TA15钛合金基板上制备出Ti2AlNb基合金薄壁试样,分析了沉积态和热处理态Ti2AlNb基合金的微观组织、相组成,测试了沿沉积扫描方向热处理态材料在室温25℃和高温750℃下的拉伸性能。结果表明,激光熔化沉积Ti2AlNb基合金组织致密,沉积态和热处理态均由B2,α2和O相组成,热处理状态下,激光熔化沉积Ti2AlNb基合金室温和750℃下抗拉强度分别为1012 MPa和702MPa,延伸率分别为1.8%和2.2%。     

激光功率对选区激光熔化AlSi10Mg组织及力学性能的影响

为了研究选区激光熔化(SLM)工艺参数对AlSi10Mg成形性能的影响,在不同激光功率下成形了AlSi10Mg试样,采用扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、纳米压痕仪表征了AlSi10Mg试样的熔覆道、缺陷、相组成、组织、力学性能、断口形貌等.结果 表明,在350W激光功率下成形试样的致密度最大(为99.3％),孔洞缺...     

TC4激光立体成形显微组织对超声参量的影响

以TC4钛合金激光立体成形件及锻件为研究对象,采用不同热处理制度对TC4钛合金激光立体成形件进行处理得到不同的热处理组织,并采用超声波无损检测方式获得超声波纵波声速和衰减系数,明晰超声参量和显微组织的相互作用机理。结果表明,不同的显微组织具有不同的超声波纵波声速和衰减系数;相比超声波纵波声速而言,衰减系数对TC4钛合金激光立体成形显微组织的变化更为灵敏。     

激光增材连接TA15钛合金显微组织及力学性能研究

针对某大型复杂整体钛合金构件的激光增材制造,开展了激光增材连接TA15钛合金结构样件的制备,分析了整个结合区的组织及力学性能。结果表明：激光增材连接TA15钛合金结合区的冶金质量良好,连接区的凝固组织是从母材本体外延生长的粗大β柱状晶,显微组织是与母材本体基本相同的超细α+β网篮组织。从低倍照片中可观察到连接区与母材本体的分界线,但高倍金相照片中表面分界线两侧钛合金的显微组织无明显差异。对结合区不同方向的室温拉伸、室温冲击和室温断裂韧度性能进行了测试,并与母材本体的相应性能进行了对比,发现激光增材连接TA15钛合金结合区的力学性能可达到母材本体性能的100%,结合区横向的室温抗拉强度、伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别为1046 MPa、7.2%、33.17 J/cm²和78.2 MPa·m^1/2。该结果表明激光增材连接工艺可用于大型整体钛合金构件的高性能制造。     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能

为提高激光沉积TA15钛合金力学性能,采用ANSYS有限元动力学分析中的谐响应分析,对超声场下激光沉积修复梯形槽底部表面振幅分布及质点振动情况进行了数值模拟,并对模拟结果进行了实验验证,最后对超声场下激光沉积修复试样的综合力学性能进行了实验研究。结果表明:超声场下梯形槽底部表面各质点呈现周期性运动特点,最大振幅在1.6 m左右,对质点振幅进行测量,与模拟结果吻合较好。进行了超声场下激光沉积实验,沉积区硬度略有提高,修复试样抗拉强度提高3.2%,屈服强度提高7.1%,超声场下显微组织进行观察发现片层变短。     

TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究

对TC17钛合金激光冲击强化前后的微观组织和力学性能作了对比研究,将TC17钛合金进行同一功率密度下不同次数的激光冲击,分别利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、残余应力测试仪和显微硬度计对激光冲击前后TC17钛合金的微观组织、残余应力和显微硬度进行了观察和测试。试验结果表明:TC17钛合金在不同次数激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,晶粒细化明显,3 次激光冲击后有纳米晶形成;残余应力和显微硬度都随着冲击次数的增加数值增大,且沿深度方向的变化规律基本相同;与未冲击试样相比,5 次冲击后试样表面显微硬度提高了20.7%,沿深度方向300 m范围内影响明显,表面残余应力达到-644.3MPa,残余压应力影响层深度增加至1.9mm。