【摘 要】
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TA15具有良好的塑性和热稳定性等综合性能,可在500℃环境下长时间工作;Ti2AlNb具有较好的比强度、室温塑性、断裂韧性等特点,可在650℃～850℃环境下长时间工作。将TA15和Ti2AlNb制备成复合结构,可满足航空航天零部件在不同温度环境下的使用要求。本文通过有限元分析模拟了激光沉积制备TA15/Ti2AlNb梯度复合结构过程中的温度场分布,利用激光沉积制造技术分别制备了 TA15/Ti
【基金项目】
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国家重点研发计划项目——基于激光同步送粉等四种工艺的新概念结构增材制造及后处理技术（项目编号:2017YFB1104003）；
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TA15具有良好的塑性和热稳定性等综合性能,可在500℃环境下长时间工作;Ti2AlNb具有较好的比强度、室温塑性、断裂韧性等特点,可在650℃～850℃环境下长时间工作。将TA15和Ti2AlNb制备成复合结构,可满足航空航天零部件在不同温度环境下的使用要求。本文通过有限元分析模拟了激光沉积制备TA15/Ti2AlNb梯度复合结构过程中的温度场分布,利用激光沉积制造技术分别制备了 TA15/Ti2AlNb直接过渡复合结构、梯度层数为1层和3层的TA15/Ti2AlNb梯度复合结构,对TA15/Ti2AlNb梯度复合结构的显微组织、抗拉强度和显微硬度进行了分析研究。结果表明:通过对TA15/Ti2AlNb直接过渡复合结构沉积过程中的温度场分布模拟,发现随沉积高度的增加,TA15侧和Ti2AlNb侧中心位置上的节点所达到的最高温度值均逐渐升高,而过渡界面节点温度降低。直接过渡复合结构TA15侧组织由α相和β相组成,过渡界面由α相、O相、α2相、β相以及B2相组成,Ti2AlNb侧组织演变规律为B2+O+α2→B2+O→B2。过渡界面是TA15/Ti2AlNb直接过渡复合结构的薄弱位置,其显微硬度从TA15侧开始呈现出先下降后上升再下降的趋势,过渡界面的显微硬度不低于TA15侧。对比梯度层数为0层、1层和3层的TA15/Ti2AlNb梯度复合结构可以发现,随着梯度层数的增加TA15/Ti2AlNb梯度复合结构过渡区沉积温度逐渐升高,且温度梯度逐渐减小,各过渡界面的组织差异逐渐减弱,过渡区两侧显微组织细化。随着梯度层数增加,TA15/Ti2AlNb梯度复合结构的室温抗拉强度下降,但断后伸长率升高,断裂位置均发生在过渡区,并逐渐靠近Ti2AlNb合金侧。随着梯度层数增加,过渡界面差异弱化,过渡区显微硬度的波动减小。
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