激光直接沉積TC11鈦合金組織及性能研究.pdf

1、激光直接沉積(DirectLaserDeposition，DLD)是利用大功率、高密度激光束流，局部熔化待加工工件表面形成熔池，同時(shí)將金屬粉末送入熔池，與基體表面一起熔化后，迅速凝固，從而形成與基體冶金結(jié)合且稀釋率很低的致密沉積層。
　　 TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)鈦合金是一種綜合性能良好的α+β型熱強(qiáng)鈦合金。具有良好的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，在500℃以下具有優(yōu)異的熱強(qiáng)性能和良好的熱加工工

2、藝性能，在航空航天領(lǐng)域的得到了廣泛應(yīng)用。
　　 由于TC11鈦合金熔點(diǎn)高、熱加工溫度范圍窄，工業(yè)上應(yīng)用的鈦合金結(jié)構(gòu)件大都需要塑性變形處理之后再機(jī)械加工，加工周期較長(zhǎng)，且材料利用率極低。利用激光直接沉積近凈成形技術(shù)制造鈦合金結(jié)構(gòu)件，可極大地縮短加工周期，提高粉末材料的利用率，同時(shí)又節(jié)約了昂貴的加工成本。
　　 本文中激光直接沉積成形TC11鈦合金試驗(yàn)是在北京航空制造工程研究所高能束流加工重點(diǎn)室驗(yàn)室建立的激光快速成形系統(tǒng)上完

3、成，試驗(yàn)中分析了激光功率、搭接率、Z軸單層行程△Z等工藝參數(shù)對(duì)TC11鈦合金組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，并對(duì)不同熱處理制度對(duì)TC11鈦合金的組織和力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究;在此基礎(chǔ)上，還對(duì)激光混合制造TC11鈦合金界面處的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究分析。主要研究成果和結(jié)論有:
　　 激光直接沉積TC11鈦合金組織柱狀晶結(jié)構(gòu)明顯，且柱狀晶貫穿多個(gè)沉積層，呈定向生長(zhǎng)特征，晶內(nèi)為典型的魏氏組織。
　　 雙重固溶時(shí)效后，TC11鈦合

4、金晶內(nèi)組織呈現(xiàn)典型網(wǎng)籃狀特征;硬度及強(qiáng)度略有下降，但塑性明顯提高。
　　 熱等靜壓+固溶時(shí)效后，TC11鈦合金部分柱狀晶發(fā)生再結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成粗大的等軸晶，晶內(nèi)組織則為典型的魏氏組織;硬度及強(qiáng)度較雙重固溶時(shí)效后更低，塑性明顯提高，已高于鍛造態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，且沖擊韌性有很大提高。
　　 隨著不斷深入鍛件基體，激光混合制造TC11鈦合金內(nèi)部組織逐漸由雙態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)槲菏辖M織。經(jīng)熱等靜壓+固溶時(shí)效后，界面處組織變化明顯，從鍛件區(qū)到沉積區(qū)組織

5、由網(wǎng)籃組織轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮奈菏辖M織。
　　 熱等靜壓+固溶時(shí)效后，TC11鈦合金激光混合制造界面的硬度高于同種熱處理狀態(tài)下激光直接沉積態(tài)和鍛造態(tài)TC11鈦合金的硬度;與固溶時(shí)效態(tài)相比，熱等靜壓+固溶時(shí)效態(tài)激光混合制造TC11鈦合金塑性提高;固溶時(shí)效態(tài)、熱等靜壓+固溶時(shí)效態(tài)激光混合制造TC11鈦合金500.0℃時(shí)的高溫抗拉強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率數(shù)據(jù)相近。
　　 通過(guò)試驗(yàn)，本文獲得了控制成形中氣孔和熔合不良缺陷的多種途徑:優(yōu)化