激光選區(qū)熔化成形TC4鈦合金激光焊接頭組織與力學(xué)性能

田天 崔麗 賀定勇 吳旭 郭星曄

摘要：對3mm厚激光選區(qū)熔化成形（SLM）TC4鈦合金對接接頭進行了激光焊接工藝試驗，研究了80J/mm和100J/mm兩種能量輸入對接頭焊縫成形、微觀組織及接頭力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在兩種不同焊接能量輸入條件下，激光焊接SLM成形TC4鈦合金獲得良好的焊縫成形，焊縫區(qū)的平均顯微硬度分別為388.7HV及403.3HV，高于SLM成形TC4鈦合金母材（370.6HV），接頭的抗拉強度分別為1027MPa及1018MPa，略低于母材（1201MPa）。

關(guān)鍵詞：激光選區(qū)熔化；TC4鈦合金；激光焊接；接頭組織；力學(xué)性能

中圖分類號：TG456.7文獻標識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2022.04.013

基金項目：航空科學(xué)基金（20200042075001）

鈦合金作為一種輕金屬合金材料，具有高比強度、高比模量、高韌性、耐蝕性，以及易加工等優(yōu)良的綜合性能，廣泛應(yīng)用于航空航天及其發(fā)動機結(jié)構(gòu)中[1]。隨著飛機輕量化需求的不斷增長，航空發(fā)動機零件的形狀和結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對鈦合金結(jié)構(gòu)輕量化及性能提出了更高要求，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已經(jīng)難以滿足對鈦合金精密復(fù)雜零件的需求。增材制造（additive manufacturing， AM）相對于傳統(tǒng)制造技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。AM技術(shù)的出現(xiàn)解決了鈦合金精密構(gòu)件制造的難題，鈦合金AM成形材料用量和所占比例不斷增大，已成為國內(nèi)外航空鈦合金先進制造領(lǐng)域的研究熱點[2]。激光選區(qū)熔化（selective laser melting， SLM）技術(shù)具有成形精度高、表面質(zhì)量好及可制造形狀復(fù)雜零件等優(yōu)勢，可有效減少傳統(tǒng)制造工藝中焊縫和零部件數(shù)量，從而實現(xiàn)高可靠性、集約化和輕量化制造，尤其適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的精密快速制造[3]。然而，受到粉床AM成形腔尺寸的限制，或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的多功能需求，或者基于AM直接成形大尺寸結(jié)構(gòu)件的成本考慮，大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)AM成形材料往往難以直接實現(xiàn)。……