激光熔融沉积钛合金-镍基高温合金异种材料界面冶金控制

钛合金-镍基高温合金异种材料复合结构能充分发挥两种材料各自的优势,实现性能互补,在航空发动机制造领域具有重要应用前景。本工作针对TC4-GH4169异种材料复合结构,设计了(V-15Cr)+0Cr13中间过渡层结构,并采用激光熔融沉积技术进行制备,研究激光功率和粉末铺叠方式对激光熔融沉积TC4-GH4169异种材料界面冶金质量的影响。结果表明,(V-15Cr)+0Cr13复合中间层界面冶金控制是影响TC4-GH4169异种材料冶金质量的关键因素。采用送粉式激光熔融沉积工艺,当激光功率为400 W时,由于激光能量较低,0Cr13和V-15Cr之间未发生有效冶金反应,出现了层间剥离现象;采用600 W激光功率,(V-15Cr)/0Cr13界面出现了少量的脆性σ相;当功率增加至800 W时,0Cr13和V-15Cr熔覆层之间具有较大的稀释率,界面处形成了层厚约为20μm且连续分布的σ相。采用预置粉末的激光熔融沉积工艺,并使激光焦点处于V-15Cr熔覆层的表面,可使0Cr13和V-15Cr熔覆层之间的稀释率控制在合理水平,有效避免了界面σ相的形成。剪切实验结果表明,断裂发生在V-15Cr合金层,界面强度达到299 MPa,强度系数达到0.61。