黏结剂喷射3D打印工业纯钛TA1的组织与性能研究

目的探究不同类型黏结剂对黏结剂喷射3D打印(BJ3DP)制备TA1的C和O杂质含量、组织、性能的影响,并基于优选的黏结剂通过BJ3DP成形TA1,厘清烧结温度对微观组织、力学性能和电化学腐蚀性能的影响,为BJ3DP制备高性能TA1零件提供参考。方法基于BJ3DP打印技术,使用商用酚醛和2种自研黏结剂打印出纯钛TA1生坯,并将其固化、脱脂,随后分别在1320、1380、1440℃下烧结,对烧结后的样品进行C和O含量检测、扫描电镜测试、单向拉伸测试、电化学腐蚀试验测试。结果采用商用酚醛和SCUT-1黏结剂BJ3DP打印的TA1样品经1320℃烧结后,C和O含量较高且形成了TiC第二相,导致室温脆性较大。采用SCUT-2黏结剂BJ3DP制备TA1烧结态样品的C和O含量较低,质量分数分别为0.038%和0.100%,无第二相形成,并表现出良好的强度-塑性匹配。同时,随烧结温度的提高,基于SCUT-2黏结剂BJ3DP制备的TA1样品的相对密度从91.9%提高至95.4%,促使力学和电化学腐蚀性能同步提升。经1440℃烧结后,BJ3DP制备的纯钛TA1屈服强度为412 MPa、抗拉强度为502 MPa、断后伸长率为19.6%,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度低至309 nA/cm^(2)。结论SCUT-2黏结剂适用于BJ3DP成形钛及其合金,能够获得杂质含量低且无第二相的组织,提高烧结温度可有效降低孔隙等缺陷,进而获得综合性能优异的BJ3DP零件,且其性能优于粉末注射成形(MIM)制备的TA1的性能。

Al-8.9Zn-2.0Mg-1.8Cu合金固溶及时效处理过程中组织性能演变研究

固溶处理可使7xxx系合金获得过饱和固溶体,并在时效阶段析出强化相,最终获得高的综合性能。本试验研究了Al-8.9Zn-2.0Mg-1.8Cu合金在固溶及时效处理过程中的组织及力学性能演变,并在此基础上确定了优选的固溶和时效处理制度。研究结果表明:470℃~480℃固溶处理1h后,合金中的Mg(Zn,Cu,Al)_2相完全回溶,仅有富Fe相残留;延长470℃固溶处理时间,富Fe相无明显变化,合金拉伸性能基本相当。合金适宜的固溶处理制度为475℃/1h。单级时效过程中,随着时效时间的延长,合金硬度初期迅速升高,后期表现平稳,整体上呈现出升高的趋势;单级时效温度越高,其初期增长越快,数值也更大。合金强度的演变规律与硬度类似。随着时效时间的延长,电导率呈现升高的趋势;时效温度越高,电导率越大。120℃时效时,随时效时间延长,合金的晶内析出相的尺寸增大,析出相尺寸分布范围变宽,主要析出相由时效初期的GPⅠ区、GPⅡ区和η'相转变为GPⅡ区、η'相和η相。适宜的峰时效制度确定为120℃/48h。