增材制造Ti6Al4V合金固体渗硼前后的组织及性能研究
发布时间：2020-04-04 21:43
【摘要】：本文首先研究了增材制造Ti6Al4V合金的组织及力学性能,并在此基础上采用固体粉末渗硼法在增材制造Ti6Al4V合金表面形成硬质的钛硼化合物层来提高硬度及表面耐磨性,同时对形成的渗硼层的物相、组织形貌及性能分别使用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备检测分析。主要结论如下:SLM成型Ti6Al4V的微观组织为细针状α'马氏体。成型件纵截面的组织形貌呈现出贯穿多个熔覆层呈外延生长的β柱状晶,而横截面的组织则呈现出网格状形貌。Ti6Al4V成型试样的近表层200μm范围存在气孔及未熔合缺陷,成型件内部结构致密,无缺陷存在。SLM成型Ti6Al4V的抗拉强度为1084MPa、屈服强度为997MPa、断后伸长率为13.2%、横截面硬度398HV0.2、纵截面硬度402HV0.2。SLM成型件的强度和硬度高于传统铸锻Ti6A14V,拉伸断口形貌表现出韧性断裂特征。对增材制造Ti6A14V合金固体渗硼剂的催渗剂进行了选择,试验结果发现,KBF4不能作为钛合金渗硼剂中的催渗剂成分,稀土氧化物CeO2和过渡族金属氧化物HfO2的催渗效果一般,而ZrO2可以有效的促进渗硼作用,La2O3作为催渗剂的催渗效果最好。对增材制造Ti6A14V合金稀土-硼共渗进行了实验研究。通过单因素试验和正交试验优化了含氧化镧渗硼剂各组分配比及渗硼工艺,确定了固体渗硼剂各组分的最佳质量比为20%B4C+4%La2O3+76%SiC,同时确定了渗硼的最优工艺,即渗硼加热温度为1050℃、渗硼保温时间为15h,用该工艺渗硼后的渗层厚度为43μm。物相分析的结果表明渗层是由TiB和TiB2两种物相组成。研究了含氧化镧渗剂下增材制造Ti6Al4V合金渗层的显微硬度、耐蚀性能以及摩擦磨损性能。渗硼层的显微硬度最大值为1910HV0.2,是原增材制造Ti6Al4V表面硬度值的5倍左右;渗硼层的摩擦系数的范围在0.2~0.25之间,和增材制造Ti6Al4V基体的摩擦系数相比降低了近两倍。通过热力学原理和动力学原理,分析了含氧化镧渗硼情况下TiB2和TiB双相硼化物的反应机理及稀土的催渗机制,结果表明稀土 La2O3的加入有利于TiB2和TiB相化学反应进行;同时加入稀土 La2O3还可以降低体系反应所需的能量,进一步促进TiB2和TiB的形成。
【图文】：
的精准度熔化指定区域的粉末。通过上述过程，ＳＬＭ技术可以使得层与层之间形成紧逡逑密的冶金结合，最终层层累积形成所需要的三维实体。逡逑图１．１所示是ＳＬＭ技术成型原理图。丨？３为激光控制系统，主要是控制输出激光的逡逑能量大小及光斑直径。４为送粉设备，５为基板，６为铺粉设备，７为粉末回收装置。ＳＬＭ逡逑技术的基本原理［２８］如下：使用切片软件对通过三维设计软件画出的成型零件的三维模型逡逑进行分层切片处理，从而得到零件模型每一层的坐标数据。在计算机的控制下，利用激逡逑光束选择件地熔化第一层粉层中与切片处理后得到的数据信息相对应的区域内的金属逡逑粉末，从而成型零件一个水平方向的二维截面。之后下降基板，通过铺粉系统在基板上逡逑预置第二层的金属粉末后，根据第二层的数据信息激光再加丨：出第二层的轮廓，，并如此逡逑反复上述步骤直至零件实体成型完成。对于某些在高温下容易与空气发生反应的金属粉逡逑末，ＳＬＭ成型过程中一般需要惰性气体的保护，以此来避免在高温金属下与其它气体逡逑发生反应。逡逑逦逡逑④Ｉ逡逑－邋厶：W鳎颍颍伲蹋幔睿恚鳎颍弧义希睿垮义贤迹保毖∏す馊刍尚驮硎疽馔煎义嫌氪车募庸ぜ际跸啾龋樱蹋统尚图际跤涤兄诙嘤诺悖海ǎ保┩ǔ＜樱桑褐圃斐鋈缛素哄义希冲义
本文编号：2614109
【图文】：
的精准度熔化指定区域的粉末。通过上述过程，ＳＬＭ技术可以使得层与层之间形成紧逡逑密的冶金结合，最终层层累积形成所需要的三维实体。逡逑图１．１所示是ＳＬＭ技术成型原理图。丨？３为激光控制系统，主要是控制输出激光的逡逑能量大小及光斑直径。４为送粉设备，５为基板，６为铺粉设备，７为粉末回收装置。ＳＬＭ逡逑技术的基本原理［２８］如下：使用切片软件对通过三维设计软件画出的成型零件的三维模型逡逑进行分层切片处理，从而得到零件模型每一层的坐标数据。在计算机的控制下，利用激逡逑光束选择件地熔化第一层粉层中与切片处理后得到的数据信息相对应的区域内的金属逡逑粉末，从而成型零件一个水平方向的二维截面。之后下降基板，通过铺粉系统在基板上逡逑预置第二层的金属粉末后，根据第二层的数据信息激光再加丨：出第二层的轮廓，，并如此逡逑反复上述步骤直至零件实体成型完成。对于某些在高温下容易与空气发生反应的金属粉逡逑末，ＳＬＭ成型过程中一般需要惰性气体的保护，以此来避免在高温金属下与其它气体逡逑发生反应。逡逑逦逡逑④Ｉ逡逑－邋厶：W鳎颍颍伲蹋幔睿恚鳎颍弧义希睿垮义贤迹保毖∏す馊刍尚驮硎疽馔煎义嫌氪车募庸ぜ际跸啾龋樱蹋统尚图际跤涤兄诙嘤诺悖海ǎ保┩ǔ＜樱桑褐圃斐鋈缛素哄义希冲义
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