激光增材制造高强高韧钛合金力学行为研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:merlex
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航空事业的飞速发展对材料的要求日益严苛,为了满足生产需求,高性能钛合金的研发具有重要意义。本文在航空领域应用最广泛的Ti-6Al-4V钛合金的基础上,采用高效率、高精度、低成本的激光增材制造技术,制备了一种新型高强高韧Ti-6Al-2Mo-2Sn-2Zr-2Cr-2V钛合金,通过光学显微镜,扫描电子显微镜,显微硬度仪,室温拉伸、冲击、疲劳实验等手段对合金组织与力学行为进行了研究,为进一步探索高强高韧钛合金的发展提供理论数据支持。通过测试不同固溶温度下试样的拉伸性能、冲击性能和显微硬度,分析了热处理前后合金组织的变化对力学性能的影响;对固溶时效处理后试样的高周疲劳性能和Ti-6Al-4V钛合金的高周疲劳性能进行比较,讨论了显微组织、组织缺陷对疲劳性能的影响。结果显示,两相区固溶时效后,组织与沉积态相似,仍由粗大β柱状晶组成,晶内α相粗化,β相体积分数明显提高;β相变点以上进行固溶时效后,合金内初生α相消失,析出大量次生α相。固溶时效处理对试样的拉伸强度、冲击韧性以及显微硬度均有不同程度的提高,且钛合金沉积方向的冲击韧性要优于激光扫描方向。综合分析,920℃×2h,空冷+540℃×4h,空冷的热处理制度能使合金获得更好的力学性能。固溶时效处理后,试样在高应力区的疲劳性能高于Ti-6Al-4V合金,低应力区却低于Ti-6Al-4V合金,这主要是二者在合金元素含量、相组成、组织尺寸等方面的差异造成的。断口分析表明疲劳源均形核于条状未熔合缺陷及气孔缺陷处,且缺陷直径越大,距离表面越近,疲劳裂纹萌生越快。
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