倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

热处理对选区激光熔化Ti-6Al-4V组织及力学性能的影响

通过研究选区激光熔化Ti-6Al-4V合金件不同热处理制度下组织结构转变规律,揭示其热处理工艺—组织结构—力学性能内在联系。结果表明:在600～700℃范围内,合金中α^′马氏体未完全分解,形成α′和α+β混合组织,合金的强度较高,延伸率偏低;温度升高至800～900℃时,α′马氏体完全转变为稳定的α+β层片组织结构;热等静压后,合金亚稳α′马氏体完全转变为α+β层,局部区域出现粗化;随着热处理温度的升高,相对于沉积态,合金的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,断后延伸率逐渐增加;结合微观组织晶粒的长大行为,沉积钛合金退火温度、时间选择800℃、2 h为宜。     

激光选区熔化Ti6Al4V合金的工艺参数优化

孔洞、未熔粉、裂纹是在激光选区熔化制备试样过程中常见的缺陷,迄今为止,大量研究均集中在减少缺陷上,关于工艺参数对缺陷影响的研究较少。本文系统研究了工艺参数对激光选区熔化Ti6Al4V合金相对密度、表面粗糙度、力学性能的影响。结果表明,低激光功率、高扫描速度和高层厚将会引起不充分的粉末熔化以及球化效应。最佳工艺参数为激光功率200 W,扫描速度500 mm/s,层厚10 μm,扫描间距105 μm。在该参数下,试样的抗拉强度1077 MPa,屈服强度907 MPa。     

提高Ti—6Al—4V高压容器材料断裂韧性的热处理

超塑成形球形高压容器经原工艺热处理后,颈部出现低压爆炸事例,为提高其K_Q,故将工艺修改。 (一)试验及结果拉伸试样及断裂韧性试样均取自成形后高压容器的颈部。图1为取样的示意图。图2、3为拉伸试样及断裂韧性试样的示意图。两种试样各分为两组,其中断裂韧性试样按各位置编号。两组试样各按以下两种热处理     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

Ti6Al4V在不同成形工艺下的数值分析及组织性能

基于选区激光熔化和熔模铸造不同工艺成形原理,采用有限元数值分析软件以及Fortran语言编写的DLUX子程序进行有限元仿真模拟,研究试样在不同成形方式下冷却速度与温度场动态过程.采用选区激光熔化和熔模铸造制备不同的Ti6Al4V钛合金试样,探寻冷却过程对微观组织、晶粒结构与力学性能内部联系.结果表明:选区激光熔化(se...     

热处理对选区激光熔化制备Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织和力学性能的影响

利用选区激光熔化(SLM)成形技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,测试了不同热处理工艺下材料的显微硬度和拉伸性能,得到力学性能最佳的热处理工艺为300℃/5 h,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了热处理对合金组织性能的影响。结果表明：沉积态微观组织由沿沉积高度方向交替生长的柱状晶与等轴晶及细小第二相粒子组成,少量纳米级Al₃Sc和Al₆Mn粒子分布于晶内。经过热处理后,初生Al₃Sc和Al₆Mn粒子长大,晶粒尺寸发生轻微的粗化现象。热处理态试样抗拉强度为(556±2.3) MPa,较沉积态试样提高21%;断后伸长率为14.2%±1.2%,较沉积态试样没有明显变化,这主要由于热处理后的大量纳米或微纳米级第二相弥散析出所产生的沉淀强化导致,弥散的第二相同时分布于晶界和晶粒内部。在SLM成形过程中产生的热应力会导致沉积态晶粒内部产生位错,位错会导致沉积态试样的应力-应变曲线在塑性变形阶段出现明显的波动现象,热处理后消除了位错,波动现象消失。热处理降低了合金的残余应力和位错密度,保证...     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

热处理对选区激光熔化成形Ti2AlNb合金组织和力学性能的影响

通过激光选区熔化成形工艺制备Ti-22Al-25Nb合金,在此基础上研究不同热处理制度对微观组织组成、形貌及其力学性能的影响规律。结果表明,打印成形态的Ti-22Al-25Nb合金组织具有明显的横纵向差异,呈现沿Z轴向外延生长的柱状晶特征,微观组织组成主要为B2相,晶界和晶内均无明显α₂和O相析出。当热处理温度升高至1 080℃后会发生柱状晶向等轴晶转变,由于晶界对协调塑性变形和抵抗裂纹扩展能力较差,导致其强度较低、塑性较差;在O+α₂+B2三相区960℃热处理,可保持柱状晶的形貌特征,晶内二次析出O相板条的尺寸主要与时效温度有关,O相析出尺寸随时效温度降低而减小,弥散析出的多尺度O相起主要强化作用,连续的B2相基体有利于塑性变形,晶界不连续析出相有利于协调塑性变形和抵抗裂纹沿晶扩展,HT2和HT3制度的强度和伸长率更高,断口也呈现明显的韧性断裂特征,最终优选960℃/2 h+820℃/6 h的热处理制度组合,室温拉伸性能可达到Ti₂AlNb锻件的力学性能水平。     

选区激光熔化Al-Zn-Mg-Sc合金组织与性能研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形Al-Zn-Mg-Sc合金。研究了激光打印参数及热处理工艺对Al-Zn-Mg-Sc合金显微组织与力学性能的影响。研究结果表明, 打印态Al-Zn-Mg-Sc合金组织具有显著的各向异性特征: 建造面熔池为鱼鳞状, 晶粒为大尺寸柱状晶; 扫描面熔池则为条带状, 晶粒为小尺寸柱状晶与等轴晶。SLM成形的Al-Zn-Mg-Sc合金存在大量热裂纹, 严重影响合金力学性能。但热处理后, Al-Zn-Mg-Sc合金力学性能显著提高。经过热处理后合金的维氏(HV)硬度由91.70提升至144.27, 抗拉强度由183.71 MPa提升至257.53 MPa。      

基于ABAQUS的Ti6Al4V微细加工有限元分析

探索难加工材料Ti6Al4V切削机理和优化工艺参数有助于提高零件的性能和制造效率。本文应用修正的Johnson-Cook(JC)本构模型建立了二维Ti6Al4V微细加工过程的热力耦合有限元模型,研究了不同的刃口半径、刀具前角、切削深度对材料切削性能的影响。结果表明,Ti6Al4V合金的最小切削厚度值为刃口半径的0.3倍。     

生物医用Ti6Al4V合金注射成形研究北大核心

利用PEG基粘结剂体系和气雾化球形Ti6Al4V合金粉制备了成分均匀、流变性能及热性能稳定的注射料,并进行烧结。通过工艺参数调控,1 320℃下保温3 h的烧结试样相对密度97.6%,极限抗拉强度900 MPa,屈服强度867 MPa,伸长率为12%,力学性能整体满足ASTM F2885-11标准要求。高真空烧结条件加速了烧结件的致密化过程,而且能够有效降低氧、氮等杂质元素的含量,除氧元素质量分数(0.229%)略高于标准值(<0.200%)外,其他杂质元素含量均满足ASTMF2885-11标准。     

β热处理对SEBM Ti-6Al-4V Diamond点阵材料显微组织和力学性能的影响

采用电子束选区熔化(SEBM)技术制备Ti-6Al-4V Diamond点阵材料,研究β热处理(1100℃/2 h/FC)对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,经β热处理后,Ti-6Al-4V Diamond点阵材料的显微组织由原始β柱状晶转变为等轴晶,针状马氏体α′相以及α+β细片层组织转变为相互平行的α+β粗片层组织,且α片层平均厚度由0.8μm增加至7.4μm。此外,Ti-6Al-4V Diamond压缩应变增加,最大可达13.1%,但强度降低;热处理对点阵材料的模量影响较小。点阵材料的结构与材料具有独立性,热处理不会改变Ti-6Al-4V Diamond点阵材料强度、模量与相对密度的指数关系。     

线性回归法建立Ti6Al4V合金超塑变形本构关系

材料的本构关系是描述材料变形的基本信息,是联系材料塑性变形过程中流动应力和变形工艺参数的桥梁.本文通过在Gleeble1500热模拟试验机上,在温度860～950 ℃、应变速率0.0005～0.05 s-1范围内对Ti6Al4V(w[Al]=6%,w[V]=4%)合金进行超塑性等温压缩变形试验,分析了压缩变形过程中的变形行为.结果表明,Ti6Al4V合金在超塑性压缩变形中,随着温度的升高或应变速率的降低,材料的流变应力显著降低,动态再结晶是其主要的软化机制.在实验数据的基础上采用多元线性回归方法建立了反映流动应力与各影响因素间关系的本构方程.     

电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响

采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印,利用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征,获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能,揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明:横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%,明显优于纵向打印产品材料的性能;横向打印材料在打印过程中冷却速度较快,β相先转化成α′马氏体,最后分解为α+β相组成的网篮组织;纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热,最终形成魏氏组织(过热组织)。     

选区激光熔化成形Al系高熵合金的研究进展

高熵合金打破传统合金设计的桎梏,以其优异的性能成为21世纪热点材料之一,其中Al系高熵合金尤为突出.选区激光熔化技术(Seletive Laser Melting,SLM)是一种可以直接制造出复杂三维金属零件的增材制造技术,无需制作模具,省去了模具设计和制造的时间,极大地缩短了产品研发周期,节约了研发成本,具有可行的经...     

电化学抛光对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响

研究了电化学抛光过程中电解液比例、电压、电解时间等参数对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响。结果表明,选区激光熔化成形的Ti6Al4V牙冠表面粗糙度较大,有明显的熔池边界及台阶,试样表面粘结大量粉末颗粒,初始粗糙度高达30μm。在体积比1:8的高氯酸和醋酸电解液中进行电化学抛光,当电压较小（10 V）时,只能去除表面粘附的粉末颗粒,抛光效果不明显;当抛光电压较高（50 V）或高氯酸和醋酸比例较大时,表面抛光过度,导致局部凹凸不平,粗糙度明显上升。在30 V电压下抛光30 min后,表面质量较好,表面粗糙度约为1μm,达到使用要求。经抛光处理后的Ti6Al4V牙冠表面的耐蚀性能大大提升,相比于未进行表面处理的牙冠,其耐蚀性能提高近一个数量级。     

热等静压对SLM工艺Ti-6Al-4V合金组织性能的影响

通过研究热等静压对SLM打印后Ti-6Al-4V合金的组织和性能,发现:在经过热等静压后,原始细针状相沿宽度和长度方向迅速长大,在长度方向逐渐被交错的α相截断,生长受到阻碍,而宽度方向继续生长,最终生长成为短棒状的α相。对打印后进行消除应力和HIP处理的试样,α相在长度方向保留去应力状态的形貌,而宽度略有增加。经过热等静压处理后,材料的屈服强度和抗拉强度会稍有降低,但延伸率也会同时提升。对比增加去应力的热等静压处理发现,中间增加一道去应力处理对材料力学性能没有明显影响。     

固溶温度对Ti6Al4V ELI钛合金显微组织及性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了固溶热处理对Ti6Al4V ELI钛合金显微组织的演变规律,以及显微组织对力学性能的影响关系,结果表明:随着固溶温度的升高,Ti6A14V ELI钛合金初生αp相含量降低,片层α相厚度和β晶粒尺寸均增加;钛合金强度和塑性均随着固溶温度的升高而降低,在952℃固溶后时效,抗...     

选区激光熔化成形GH4169合金研究现状

介绍了选区激光熔化成形GH4169合金存在的球化、孔洞等常见缺陷的形成机理及工艺控制现状,重点分析了激光功率、扫描速率、铺粉厚度等工艺参数对选区激光熔化成形GH4169合金成形件组织性能的影响规律,以及热处理、颗粒增强等组织性能调控手段对选区激光熔化成形GH4169合金组织性能影响。从工艺控制、材料强化设计等方面对选区激光熔化成形GH4169合金进行展望,认为利用选区激光熔化成形技术开展颗粒增强GH4169复合材料的设计与成形是进一步提升选区激光熔化成形GH4169合金性能的有效途径。