激光3D打印用TC21钛合金粉末制备及其成形性研究

采用电极感应熔炼气雾化法制备激光3D打印用TC21钛合金粉末,并利用制备的合金粉末打印出钛合金样品。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射对电极感应熔炼气雾化法制备的TC21钛合金粉末的形貌、粒径、组织进行了研究。并对成形合金的力学性能进行了分析。结果表明:在优化后的制粉工艺参数下,制备的TC21粉末为球形,粉末表面和内部都是由等轴状的原始β晶粒构成,二次枝晶沿着晶界向晶粒内部发展,主要相由α'相、β相以及金属间化合物AlTi_3、Ti_2AlNb、Zr_3Al构成。在优化后的激光3D打印参数下,打印的TC21钛合金组织为α'相、β相,以及金属间化合物AlTi_3、Ti_2AlNb、Zr_3Al。合金的金相组织分为明区、过渡区、暗区三个区域。明区为α'马氏体针,暗区为网篮组织;明区硬度达541 HV,暗区硬度达470 HV;打印合金的抗拉强度为1150 MPa,伸长率约为8%。该方法制备的TC21钛合金粉末具有良好的激光3D打印成形性。

置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律。结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高。随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高。

置氢对TC21合金粉末物理性能和压制性能的影响

采用扫描电镜观察、粉末镶嵌试样、XRD和模压成形等方法,研究了置氢(H,wt%)对TC21合金粉末颗粒形貌、表面状态、显微组织、相组成、显微硬度和压制性能等的影响。结果表明:置氢TC21粉末颗粒形貌为不规则状,粉末主要由亮相α相及暗相β相组成,颗粒显微组织呈片状、α/β集束状和网篮状。随置氢量的增加,置氢TC21粉末显微硬度呈降低趋势;α相逐渐减少,β相逐渐增多,并且有少量的α″相生成;粉末的压缩性能呈先变差后变好的不明显变化趋势,成形性能先变差又逐渐变好,置氢量0.10 wt%,0.39 wt%TC21粉末压制性能较好,置氢量0.22 wt%的TC21粉末的压制性能最差。