电子束粉床3D打印TiAl金属间化合物研究进展

TiAl金属间化合物因具有低密度、高比强度、优异的高温强度和抗蠕变性能等特点,是迄今为数不多能够在600℃以上氧化环境中长期使用的轻质高温结构材料,可显著提高航空发动机推重比和燃油效率。电子束粉床3D打印(Electron Beam-Powder Bed Fusion,EB−PBF)技术具有高的能量利用率和成形效率,以及成形应力低、真空环境等诸多优势,是脆性TiAl合金最理想的增材制造技术。通过查阅国内外近20 a来EB−PBF打印TiAl合金方面的文献,从粉末原料、组织特点、力学性能、复杂构件成形及应用等方面综述了EB−PBF打印γ−TiAl合金、β凝固TiAl合金、高铌TiAl合金的研究进展,并针对目前面临的关键科学问题及实际应用难题展望了EB−PBF打印TiAl合金的发展前景和重点发展方向。

粉床型电子束3D打印纯钨及W-Nb合金的显微组织及开裂机制

采用粉床型电子束3D打印技术制备了纯钨及固溶强化型W-Nb合金,对2种钨基材料的显微组织和裂纹缺陷进行了分析。研究发现:二者均沿逐层累积的方向形成柱状晶,Nb元素的加入使柱状晶的平均尺寸由109.78μm降至25.10μm。纯钨并未发生显著的开裂现象,但是W-Nb合金内部存在沿晶界分布的微裂纹。从热应力累积和凝固过程2个方面分析了钨基材料开裂的原因,粉床型电子束3D打印过程包含了熔池的快速凝固-快速冷却-高温保温几个阶段,过程中纯钨及W-Nb合金均发生了回复与再结晶,使成形过程中累积的热应力得到一定的释放,缓解了热应力累积引起的开裂现象。W-Nb合金的开裂主要是由于凝固过程中液态金属无法短时间内在枝晶间进行充分流动补缩,形成大量沿晶界分布的纳米微缩孔,在微小的应力作用下就会造成合金沿晶界开裂。