激光增材制造Ti2AlNb基合金的组织与性能

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激光增材制造通过高功率激光熔化同步输送的合金粉,在基板上逐层堆积制备近终形零件,是一种制备高性能、全致密金属零件的低成本、快速制备工艺,具有成形件组织致密、原料利用率高、加工周期短等优点,适合于钛合金、镍基高温合金、超高强度钢等难变形材料的成形,以及高附加值零件的高质量修复。

近来,北京有色金属研究总院唐杨杰等人,通过激光增材制造工艺制备了不同扫描速率条件下的Ti-22Al-25Nb合金薄壁沉积件,进而研究了激光扫描速率对Ti-22Al-25Nb合金显微组织和力学性能的影响。

研究结果表明:

1)激光增材制造过程的热量积累对Ti-22Al-25Nb合金的影响与时效温度类似: 随扫描速率升高,热量积累减少,析出相体积分数和B2相平均晶粒尺寸均减小。当扫描速率为3mm/s时,B2相平均晶粒尺寸最大为195μm,析出相体积分数最高为80.65%。

2)激光增材制造Ti-22Al-25Nb合金的750 ℃高温和室温抗拉强度均随扫描速率升高而增大,其最大分别为665MPa和1053MPa,750℃和室温断后伸长率最高分别为2.8%和1.3%。室温拉伸断口呈准解理断裂,其中解理断裂发生在O相之间,韧性断裂出现在B2相基体内部;高温拉伸断口呈沿晶-韧窝断裂,韧窝花样主要分布在晶面。

3)对于激光增材制造Ti-22Al-25Nb合金,初生板条状O/α2相粗化和B2相平均晶粒尺寸增大对合金抗拉强度减弱的影响作用大于二次针状O相增多对合金抗拉强度增强的影响作用。


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