不同熱處理工藝下激光增材制造TC4鈦合金組織與性能研究進展*

王普強，吳夢杰，王豫躍，解瑞東，張安峰

（1. 西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室，西安 710049； 2. 西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室，西安 710054； 3. 西安理工大學機械與精密儀器工程學院，西安 710048）

Ti–6Al–4V（TC4）鈦合金由于擁有優異的耐腐蝕性能，而且比強度和屈強比較高[1]，目前被廣泛應用于航空航天、航海與生物醫療[2–4]等行業。但是對于形狀復雜的結構件，傳統加工工藝繁瑣復雜，使得材料利用率低、制造成本很高。而經濟性好、制造周期短和性能優越是未來TC4合金零件制造行業發展的必然趨勢，采用激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM）TC4合金構件兼具成本低、周期短、性能高等優勢[5]。然而，由于LAM過程中快速加熱冷卻的特點，使得LAM TC4合金沉積態組織與傳統TC4合金鑄鍛件組織在尺度、形態和分布等方面都有較大區別[6]。傳統TC4鈦合金組織形態主要包括魏氏組織、網籃組織、雙態組織、等軸組織，以及Zhou等[7]通過近β鍛造發展起來的三態組織，不同組織形態、不同相的比例及分布對于合金力學性能有很大影響。而LAMTC4合金顯微組織主要由貫穿整個熔覆層的粗大β柱狀晶以及晶界的初生α板條組成，柱狀晶內亞顯微組織組成比較復雜，受加工參數影響較大，一般為針狀α'馬氏體、α魏氏組織等。通過對LAM TC4合金零件進行合理的熱處理從而優化其組織結構，是目前提升LAM TC4合金力學性能的有效手段。根據加熱溫度，TC4合金的熱處理通常分為兩類。當加熱溫度高于Tβ（α→β轉變溫度，約995℃）[8]時的熱處理稱為超臨界熱處理，在低于Tβ的溫度下進行的熱處理稱為亞臨界熱處理[9]。……