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锻造-增材复合制造Ti-6Al-4V合金结合区显微组织及力学性能

马健凯  李俊杰  王志军  王俞鉴  王锦程  
【摘要】:在Ti-6Al-4V合金锻造成形双态组织基材上采用激光立体成形方法(送粉式激光增材制造)沉积块体试样,研究了不同线能量密度输入下基材与增材结合区的微观组织特征及形成机制。结果表明,结合区内不同高度部位由于热源影响程度存在差异,形成了从下到上的非均匀组织。其中下部区域由于峰值温度较低,仍保持初始双态组织形貌,但发生一定粗化;中部区域随着温度升高以及保温时间延长,形成等轴α相、层片α相及大量次生α相的混合组织;而上方靠近增材区的峰值温度超过β相转变温度,完全转变为由层片α相形成的魏氏体组织,并伴随着由于元素扩散不充分而形成的阴影结构。对包含基材区和增材区的结合试样进行拉伸测试发现,在设定的能量密度范围内,断裂位置均远离结合区,表明增材区与基材区结合良好,结合区强度超过基材区及增材区强度。此外,对比不同能量密度复合制造Ti-6Al-4V试样的拉伸测试结果发现,线能量密度为100 J/mm时,结合区以及增材区α相特征尺寸较小,复合制造试样的屈服强度和抗拉强度最大。随线能量密度的增大,复合制造试样屈服强度和抗拉强度均减小,而延伸率增加。

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