选区激光熔化成形TiC/TC4复合材料的工艺参数与组织演变研究

钛基复合材料具有高弹性模量、高比强度、高耐磨性和优异的高温耐久性等特点,在航空航天领域有良好的应用前景。采用低能球磨制备了纳米TiC颗粒与TC4的复合粉体,然后使用选区激光熔化(SLM)制备了TiC/TC4钛基复合材料,分析了不同体能量密度(29~97 J/mm^(3))对复合材料成形质量、显微组织、显微硬度的影响,并总结了组织演变机理和TiC演变过程。结果表明,成形该复合材料的最佳体能量密度为50~70 J/mm^(3),在该范围内试样的最高相对密度可达99.7%,显微硬度为385~392 HV。横截面上,显微组织的晶粒呈特殊的双尺寸分布,即由初生β等轴晶和沿其外围生长的不规则共晶区组成;纵截面上,显微组织呈鱼鳞状形貌分布且熔池内存在大量流纹状组织。复合材料中存在未溶TiC(主要分布于初生β晶界附近)、共晶TiC(主要呈链状网络分布于共晶β晶界)以及沉淀析出TiC(主要呈颗粒状分布于晶粒内)。随着体能量密度的增加,链状共晶TiC向棒状转变,晶内TiC尺寸长大。共晶TiC与β-Ti没有取向关系,共晶TiC、沉淀析出TiC与α'-Ti均存在明显取向关系,即{11-20}α'-Ti//{110}TiC。