基于团簇式设计的高温高强钛合金组织性能研究

现用于激光熔化沉积的钛合金，通常是已有的工业合金，并没有考虑到激光熔化沉积工艺的特殊性。此外，高端装备领域对钛合金的室温和高温综合性能要求也不断提高。本文基于Ti-6Al-4V合金α相团簇式Al-Ti12](AlTi2)和β相团簇式Al-Ti14](AlVTi)，通过Zr和V/Mo/Nb分别替代(相团簇式壳层和连接原子Ti的合金化，设计了一系列12Al-Ti12](AlTi2)+5Al-Ti14-xZrx](AlV1.2Mo0.6Nb0.2)合金，并研究了激光熔化沉积Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr系合金的微观组织和力学性能随Zr元素含量的演化规律。结果表明，Ti-Al-V-Mo-Nb-x Zr合金的液-固两相区较小，有利于保证激光熔化沉积的工艺性。此外，随Zr含量的增加，Ti-Al-V-Mo-Nb-x Zr合金外延生长β柱状晶的长度和宽度显著降低，室温和高温强度显著提高。其中，12Al-Ti12](AlTi2)+5Al-Ti12Zr2](AlV1.2Mo0.6Nb0.2)合金的室温抗拉强度为1 427 MPa，伸长率为3.2%;600℃高温抗拉强度为642 MPa，伸长率为40%。该合金可以作为激光熔化沉积用高温高强钛合金的候选材料。