热处理对激光熔化沉积TC17钛合金显微组织及力学性能的影响

激光熔化沉积(LMD)TC17钛合金在航空航天领域具有广阔的应用前景,其沉积态试样强度较高但塑性较差,为了改善其综合力学性能,首先对LMD TC17钛合金进行退火处理,结果表明随退火温度升高α相含量逐渐减小,α片层粗化,塑性升高而强度下降,且退火后LMD TC17钛合金拉伸性能未达到盘件技术标准。进一步研究固溶时效对其组织性能的影响,固溶温度升高将使初生α相(αP)相含量降低、αP片层粗化;时效温度升高使次生α相(αS)粗化。拉伸性能受αP、αS相含量、α片层厚度等因素影响,β基体上均匀弥散析出细小αS的组织将有利于提高强度,αP含量增加、组织粗化有利于提高塑性,通过800℃/4h固溶处理后水淬以及630℃/8h空冷热处理可以使LMD TC17钛合金获得较优的强塑性匹配,拉伸性能达到盘件技术标准。     

TiC添加量对激光增材制造MC碳化物增强Inconel625复合材料组织及性能的影响

利用激光增材制造技术制备了MC碳化物增强Inconel625复合材料,研究了TiC添加量对复合材料显微组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,添加TiC的复合材料的显微组织由枝晶状γ基体与枝晶间呈弥散分布的增强体组成。随着TiC添加量的增大,复合材料中一次枝晶间距逐渐减小,而枝晶间碳化物含量和显微硬度逐渐增大,抗磨损性能比Inconel625合金提高80%以上。当TiC的质量分数为1%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度比Inconel625合金分别提高了21.9%和27.5%,但延伸率减小。     

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。     

热变形条件对激光增材制造TC18钛合金组织及变形行为的影响

通过单轴等温热压缩实验,研究了激光增材制造TC18钛合金在不同变形条件下的热变形行为,分析了其流变应力-应变规律和动态软化机制,建立了峰值应力本构方程。结果表明,激光增材制造TC18钛合金的流变应力-应变曲线表现为连续软化和稳态流变两种特征,其激活能为476.8kJ·mol~(-1)。当热加工温度处于α+β两相区时,软化机制为动态回复;而当热加工温度处于β单相区时,软化机制为动态再结晶。激光增材制造TC18钛合金较理想的热加工工艺参数:变形温度为830~880℃、应变速率为0.001~0.003s~(-1)和变形温度为750~760℃、应变速率为0.001~0.002s~(-1)。     

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。