摘 要:通過熱處理試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡觀察、X射線衍射分析和硬度測試,分析了熱處理 溫度對(duì)選擇性激光熔化 TC4鈦合金板不同成形面的相組成、顯微組織和硬度的影響。結(jié)果表明: 隨熱處理溫度由750℃升高至950℃,選擇性激光熔化 TC4鈦合金板頂面和側(cè)面的針狀馬氏體α' 相不斷減少;當(dāng)熱處理溫度為850 ℃時(shí),針狀α'相完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣?β相,當(dāng)熱處理溫度(950 ℃)超過 α相轉(zhuǎn)變溫度時(shí),β相含量升高;鈦合金板頂面基本沒有柱狀β相,形成了等軸狀β相,其側(cè)面仍存 在柱狀β相;鈦合金板頂面和側(cè)面的硬度隨著溫度的升高呈先減小后增大的趨勢。
關(guān)鍵詞:選擇性激光熔化;TC4鈦合金;熱處理;顯微組織;硬度
中圖分類號(hào):TG166.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-4012(2022)03-0001-05
Ti-6Al-4V 鈦合金又稱 TC4鈦合金,是典型的 α+β相鈦合金,具有高強(qiáng)度、低密度、高斷裂韌度、 優(yōu)異的耐腐蝕性能和生物相容性[1-2],被廣泛用于航 空航天、船舶、汽車、能源、醫(yī)療、化工和生物醫(yī)藥等 行業(yè)[3]。選擇性激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技術(shù)作 為 一 種 典 型 的 基 于 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)(ComputerAidedDesign,CAD)模型制造零件的激 光增材制造技術(shù),為一些制造企業(yè)提供了一系列市 場競爭優(yōu)勢,包括無需模具和工具的近凈成形生產(chǎn)、 高的材料利用效率和水平靈活性[4-6]。SLM 技術(shù)中 的激光打印技術(shù)具有較高的溫度梯度和較快的冷卻 速率,是生產(chǎn)形狀復(fù)雜的 TC4鈦合金零件最有應(yīng)用 前景的附加制造技術(shù)之一。采用 SLM 技術(shù)生產(chǎn)的 TC4鈦合金的典型組織為柱狀β晶粒、超細(xì)非平衡 亞穩(wěn)馬氏體α'相和大量位錯(cuò),這種組織不同于常規(guī) 退火和鍛造后得到的等軸狀α相+晶間β相,超細(xì) 晶粒尺寸和大量位錯(cuò)的存在使材料硬度和強(qiáng)度更 高,非平衡亞穩(wěn)α'相對(duì)材料的延展性和抗疲勞性能 不利,所以其拉伸性能始終表現(xiàn)為高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度 極限可達(dá)1320MPa [7])、低塑性(塑性應(yīng)變?yōu)?%~ 7% [8-9])。采用 SLM 技術(shù)生產(chǎn)的成形件,其斷后伸 長率較低,且殘余應(yīng)力較大[10-11],需對(duì)其進(jìn)行熱處 理。通常各種形變熱處理不能改變或控制鈦合金的 顯微組織,而熱處理是改善鈦合金的顯微組織、提高 其力學(xué)性能的唯一途徑[12]。
