SLM成形Ti-6Al-4V合金梯度结构的组织和力学性能

本文设计一种上下层致密、中间多孔的“三明治”梯度结构材料,多孔层分别采用19.6、23.0和333.3 J/mm3的能量密度制备出A、B、C三种不同孔隙率的梯度结构,并对其组织和力学性能进行研究。结果表明:A型结构孔洞是无明显取向的连通孔,多孔层看不到明显的初生β柱状晶;B型结构是大量孤立孔伴随少量垂直于成形方向的连通孔,含有少量不连续的β柱状晶;C型结构多孔层的孔洞是截面为近圆形的孤立孔,多孔层中存在粗大的等轴晶。A型结构下致密层和多孔层的结合强度仅为72.3 MPa,在热应力作用下产生开裂;B型结构的拉伸强度可以达到979.1 MPa,伸长率为4.54%;C型结构的抗拉强度为1121.7 MPa,伸长率为7.05%。A、B、C型梯度结构的压缩弹性模量分别为19.7、31.5和43.7 GPa。

电极感应熔炼气雾化制备Ti-6Al-4V合金粉末的性能及其表征

采用自行研制的无坩埚电极感应熔炼气体雾化设备制备Ti-6Al-4V合金粉末。使用环孔型和环缝型两种气雾化喷嘴,改变雾化压力和熔炼功率,设计4组工艺参数,研究雾化工艺对粉末性能的影响规律。根据激光选区熔化(SLM)对粉末的要求,将筛分得到的粒径小于53μm的粉末进行表征,采用MASTERSIZE 2000激光粒度分析仪分析不同雾化工艺制备粉末的粒度分布,采用欧奇奥500NanoXY+HR型粒度粒形分析仪对粉末的粒形进行量化表征分析。结果表明,采用环缝型喷嘴、5 MPa的雾化压力和25 kW的熔炼功率的工艺参数组合制备的粉末效果最佳,得到的粉末粒径较小且分布集中,粉末粒度呈近似正态分布,D10、D50和D90分别为19.4、31.9和51.5μm;粉末的球形度较高,粉末圆度的平均值为90.6%,欧奇奥钝度的平均值为92.7%,超过80%粉末的赘生物指数为0,卫星粉较少。通过XRD、SEM、EDS能谱和氧氮仪等手段对粉末进一步分析,发现粉末内部组织为不同取向的针状α’马氏体,空心粉含量较少,粉末成分无损耗且氧含量较低。对该粉末进行SLM成形,成形件致密度达到99.02%,表面粗糙度为4.98μm,显微硬度HV0.5为3525 MPa。

CoCrMoW合金的粉末特性及其激光选区熔化成形性能

利用真空气雾化技术制备激光选区熔化成形用CoCrMoW合金粉末,检测分析了粉末的特性,引入椭圆延伸度、ISO圆度、赘生物指数来定量表征粉末的粒形和卫星粉,并研究了该粉末的SLM成形性能和电化学性能。结果表明:粉末的D10、D50、D90粒度分别为:12.50、28.71、58.05μm;大部分粉末在形状上为球形和近球形,粉末平均椭圆延伸度为0.212,平均ISO圆度为0.607,表面没有粘连微粒的粉末占总体积的74.89%;粉末的松装密度为4.82 g/cm^3,振实密度为5.71 g/cm^3,压缩度为15.6%。粉末适用于激光选区熔化成形,成形试样致密度达到98.7%,表面粗糙度为8.3μm;显微硬度(HV)为3960 MPa,抗拉强度为1154 MPa,屈服强度为852 MPa,延伸率为8.5%,且耐腐蚀性能优于铸造CoCr合金。