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激光3D打印钛合金后处理
发布时间:2019-05-09 10:34:29发布者:Admin新闻种类:前沿动态

Ti6Al4V钛合金具有优良的耐蚀性、低的密度、高的比强度及好的韧性和焊接性等一系列优点,在 航空航天、石油化工、船舶汽车,生物医学等领域得到广泛的应用。选择性激光熔化是一种先进的金 属增材制造技术,可用于几何结构复杂的钛合金等零部件的制造,在航空航天、生物医学和汽车工业 等领域表现出巨大的优势。然而,与锻造或铸造的钛合金相比,选择性激光熔化(SLM)块材低的延 展性,严重阻碍了其在工业领域内更广泛的应用。这是由于材料内部孔隙和针状α′易形成应力集中 ,导致裂纹萌生,在应变局部化前进行裂纹扩展直至断裂,严重降低了材料的延展性。

鉴于材料内部缺陷和微观组织结构对其延展性的显著影响。为了解决SLM钛合金块材初始孔隙率、 相结构等不利因素,选择合适的后处理工艺对提高SLM钛合金材料的延伸性具有重要意义。后热处理 已被证明可用于提高SLM钛合金的延展性,但合适的热处理工艺需仔细选择。基于高温、高压的综合 作用,热等静压已被广泛用于消除SLM钛合金部件内部的孔隙率。然而,热处理和热等静压也具有局 限性,例如晶粒长大、屈服强度和抗拉强度大幅下降、以及延展性表现各向异性。因此,急需开发新 的后处理工艺,降低材料的孔隙率,生成均匀微观组织结构,提高SLM钛合金块材延展性的同时还可 限制强度的大量损失。

研究人员针对目前SLM块材孔隙率和大量针状α′组织导致激光3D打印块材延展性差的这一主要缺 陷,其研究选择一种搅拌摩擦加工的后处理方法(FSP)改性选择性激光熔化Ti6Al4V合金块材,用以 降低材料的孔隙率,均匀化局部的组织结构(如图1),大量的提高了材料的断裂应变(0.21至0.65 ,如图2),从而获得高延展性和强度兼具的性能。。

图1

图2

图3

图3所示拉伸过程的组织演变图,经过FSP处理后的钛合金,其裂纹的产生及扩展均呈现典型的高 韧性材料特征。

来源: 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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