激光選區(qū)熔化成形TC4鈦合金顯微組織與性能的研究進(jìn)展

朱 冬,2，張 亮，吳文恒,盧 林，倪曉晴，宋 佳，朱文華2，王佳祺

(1.上海材料研究所，上海3D打印材料工程技術(shù)研究中心，上海 200437；2.上海第二工業(yè)大學(xué)工學(xué)部，上海 201209)

0 引 言

鈦合金具有密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、醫(yī)療、海洋工程等現(xiàn)代工業(yè)及國(guó)防重大裝備中應(yīng)用廣泛[1-2]。采用傳統(tǒng)方法制造整體鈦合金構(gòu)件時(shí)，需要大型鍛造裝備和模具，其制造難度大、周期長(zhǎng)、成本高、材料利用率低[3-4]。激光選區(qū)熔化技術(shù)是近年來(lái)在航空航天、模具制造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的增材制造技術(shù)之一，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜金屬構(gòu)件的快速、近凈成形[5]。常用激光選區(qū)熔化成形制備的鈦合金為α+β型TC4鈦合金[6]，其激光選區(qū)熔化組織主要為針狀α′馬氏體相，由初生柱狀β相通過(guò)非擴(kuò)散切變形式分解形成。TC4鈦合金組織穩(wěn)定性好、綜合性能優(yōu)良，具有良好的塑性、韌性和高溫變形性能，可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化[7]。

激光選區(qū)熔化技術(shù)涉及熔池凝固、相變等復(fù)雜的熱物理過(guò)程，各成形工藝參數(shù)都會(huì)對(duì)材料顯微組織及力學(xué)性能產(chǎn)生影響。工藝參數(shù)選用不恰當(dāng)，則容易出現(xiàn)金屬粉末球化、表面翹曲變形以及孔洞等缺陷，同時(shí)在較大的溫度梯度作用下，沿成形方向會(huì)形成柱狀晶，影響材料的力學(xué)性能。通過(guò)熱處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，有效細(xì)化晶粒，改善組織形貌，進(jìn)一步提高鈦合金的力學(xué)性能。研究激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)對(duì)TC4合金顯微組織與力學(xué)性能的影響規(guī)律，確定合理的熱處理方案，對(duì)于進(jìn)一步推廣激光選區(qū)熔化成形TC4合金的工業(yè)應(yīng)用具有非常重要的意義?！?br>