激光直接熔化沉积TA15合金高温原位拉伸过程中的组织演变行为

采用自主开发的原位高温扫描电镜-电子背散射衍射(SEM-EBSD)微拉伸系统,对激光直接熔化沉积(LMD)TA15合金进行300℃原位拉伸试验,研究了原位拉伸变形过程中的合金微观结构演变及断裂行为。结果表明:在高温拉伸变形时滑移是LMD TA15合金发生塑性变形的主要机制,裂纹扩展路径与滑移带扩展路径一致,均切过α板条簇进行扩展。合金的断裂方式为脆性-韧性混合断裂,其中β晶界的存在是造成合金局部区域发生脆性断裂的根本原因。变形前期,晶粒发生旋转,合金发生均匀塑性变形;随着应变量的增加,通过位错运动使局部晶粒内部产生大量低角度晶界,占比从拉伸前的4.9%增加到应变为12%时的33.7%,合金发生非均匀变形。

原位SEM研究LDMD Ti-6Al-4V合金β晶界对拉伸断裂行为的影响

目的研究β晶界对激光直接熔化沉积(LDMD)Ti-6Al-4V合金裂纹形核或传播行为的影响,以澄清合金的断裂机制,为合金性能的改善提供理论依据。方法采用LDMD Ti-6Al-4V合金粉末,在Ti-6Al-4V基板上逐层堆积形成沉积层。沿沉积层扫描方向截取试样,在室温下观察样品的微观组织形貌,并对原位拉伸过程中的微观组织演化进行实时研究。同时研究β晶界对微裂纹萌生、扩展和断裂的影响行为,总结断裂机理。结果 LDMD Ti-6Al-4V合金组织宏观呈现出沿构造方向生长的粗大柱状β晶,β晶内由板条状α晶和整齐排列的具有相同生长取向的α簇组织组成,并有少量孔洞缺陷。采用原位扫描电镜拉伸样品时发现,在横向拉力作用下,样品最初在孔洞周围发生变形,之后裂纹的萌生扩展主要沿β晶界进行,β晶界对拉力起阻碍作用,造成样品的伸长率较低。拉伸过程中,微观组织主要沿着β晶界周围的α相变形,并且孔洞缺陷引起的应力集中使得缺陷周围变形最严重,变形方向与拉力方向呈45°。结论孔洞缺陷决定了样品的初始变形位置,而β晶界则决定了裂纹传播的方向,且由于拉伸试样的截取方向与β晶界相垂直,导致样品的伸长率较低,所以β晶界对样品的力学性能及断裂机理起决定作用。