不同热处理对激光定向能量沉积技术+锻造复合制造TC4钛合金组织与力学性能研究

研究激光定向能量沉积+锻造技术复合制造Ti-6Al-4V(TC4)钛合金热影响区组织演变规律,分析对比三种热处理后:复合制造TC4钛合金的组织特征和力学性能。结果表明,复合制造试样可以分为锻造区、热影响区和增材区三个显微组织不同的区域。热影响区的显微组织形貌具有双态组织和网篮组织的双重特征,锻造侧热影响区的等轴α相在热输入的影响下发生长大,含量明显增加,而增材区侧热影响区形成了大量的细小层状α相。经600℃及800℃退火后试样热影响区中α板条宽度相近,但800℃退火工艺试样的热影响区中存在部分等轴α相,经975℃双重退火工艺使得热影响区晶粒发生明显粗化。热影响区硬度平均值约为394 HV,明显高于锻造区的322 HV和增材区的340 HV。在相同热处理工艺下,复合制造TC4钛合金试样的力学强度性能高于同等工艺参数增材制造TC4试样和标准TC4锻件的性能,但断后延伸率较增材试样低约31%。在热处理工艺方面,600℃退火试样的力学强度性能最优,较975℃双重退火试样屈服强度升高了约41MPa,且三种热处理试样的断后伸长率与面缩率差异很小。

不同热处理对激光定向能量沉积制造TC4钛合金组织和拉伸性能的影响

激光定向能量沉积技术(Directed energy deposition,DED)是一种逐点逐层熔化沉积从而直接制造致密金属零件的高性能加工成形技术。由于其制造的TC4钛合金的显微组织与传统锻件有很大的不同,选用合适的热处理工艺是改善其力学性能的关键。因此,研究了三种不同热处理制度对DED制造TC4钛合金对成形构件晶粒形貌、显微组织和室温以及高温拉伸性能的影响。研究结果表明,经过600℃和800℃退火处理后,α片层均出现不同程度的粗化,且α相含量略微提高,经975℃双重退火处理后生成了部分等轴α相,室温拉伸塑性得到改善,与800℃退火处理试样相比,横向面缩率增加了约26.1%。在400℃高温拉伸时,975℃双重退火后的合金具有最高的横向平均高温断后伸长率,表现出优异的高温强度-塑性匹配。