增材制造鈦合金激光噴丸組織及熱穩定性研究進展

王 軍， 何 博， 雷益宇， 賈文靜， 蘭 亮， 高 雙

(1. 上海工程技術大學 高溫合金精密成形中心， 上海 201620；2. 上海工程技術大學 材料工程學院， 上海 201620 )

1999年Lu等[1]將納米化和表面工程相結合，從而提出表面納米化的概念。在外部作用下將材料表層粗晶逐漸細化至具有一定厚度的納米層結構，其基體部分仍然保持原有粗晶組織的梯度結構。由于晶界的體積分數較大，相對于粗晶粒金屬材料，表面納米結構顯著增強金屬材料物理和力學性能，目前包括激光噴丸(Laser shock peening, LSP)在內的表面納米化技術在不改變材料化學成分和形狀的情況下可顯著提高表面性能進而得到了廣泛研究。

激光噴丸又稱激光沖擊強化，通過引進壓縮殘余應力和消除近表面裂紋及空隙，已展現出增加表面硬度、提高材料力學性能的潛力，有助于減緩許多在表面引發的失效機制，包括疲勞[2]、磨損[3]和應力腐蝕[4]等。激光選區熔化(Selective laser melting，SLM)作為增材制造技術(Additive manufacturing，AM)之一，利用高能激光選擇性熔化金屬粉末成形致密部件，具有制造周期短、設計靈活、自由度高、材料利用率高、制備復雜結構零件能力強等優點[5-6]。然而，SLM 工藝中高溫度梯度以及極快的冷卻速度等特點導致了比如空隙、粗晶、殘余拉應力等不利因素[7-8]。增材制造鈦合金憑借幾乎不受幾何復雜限制且比強度高、耐腐蝕性好等優點在航空及醫學類等諸多領域受到重視，但也在內部引入粗晶、較大殘余拉應力等。SLM制備鈦合金尤其是Ti6Al4V合金作為目前研究最為廣泛的增材制造材料將是本文的討論重點?！?br>