TiAl合金的选区激光熔化成形研究

发布时间：2020-04-13 05:10

【摘要】：TiAl金属间化合物密度低、比强度高、弹性模量高,同时具有良好的抗氧化性能和抗疲劳性能,在航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而该类合金塑性、韧性较差,难加工成形,限制了其工程化应用。增材制造技术可以实现难加工金属材料的直接制造成形,并获得超细化的凝固组织,是解决TiAl合金脆性和加工成形难题的有效方法之一。本论文采用无坩埚感应熔炼超音速气雾化制粉技术制备了适用于选区激光熔化成形工艺的TiAl合金粉末,并对TiAl合金的选区激光熔化成形工艺参数、成形质量、显微组织结构以及力学性能进行了研究。主要结论如下:(1)采用无坩埚感应熔炼超音速脉冲惰性气体雾化技术可以制备得到球形度高、粒径分布较窄、杂质含量少的TiAl合金粉末,制得的TiAl合金粉末的相成分为α2相,铝元素有损耗。粉末内部的显微组织表现为快速凝固形成的枝晶与胞晶的混合组织特征。过300M筛的球形合金粉末流动性好,可用于选区激光熔化成形工艺。(2)激光能量密度在40～80J/mm3的范围内可以实现TiAl合金块体的成形,激光能量密度越高,块体的致密度越高,实验得到最大致密度为94.85%。块体内部存在裂纹,显微组织为生长方向不一致的细小的树枝晶组织,枝晶基本沿着熔池的边缘生长。块体中各元素分布比较均匀,存在Al元素的轻微烧损。(3)SLM工艺参数影响着TiAl合金块体的力学性能。SLM成形的TiAl合金具有较高的硬度,但压缩性能并不优异。试样硬度随着激光功率的增大而提高,随着扫描速度的增加而降低,扫描间距对硬度的影响很小;抗压强度随着激光能量密度增大而增大,但能量密度不是影响抗压强度的唯一因素。激光功率80W,扫描速率700mm/s,扫描间距0.06mm,铺粉层厚为0.03mm的条件下,成形块体抗压强度最高为529.1MPa。(4)热处理后的块体致密度提高了 8.6%,其物相组成为γ相和α2相混合相,显微组织为分布均匀的细小γ晶粒,存在少量γ/α2层片团。热处理后块体的硬度显著提高,抗压强度相比于原块体提高了约50%。
【图文】：

含铝,原子百分比,合金相图,相图

从相图中可以看到，当含铝含量介于４３％－５２％邋（原子百分比）之间时，合金在室温逡逑下的相组成为ａ２－Ｔｉ３Ａ丨相和丫－ＴｉＡｌ相。而当含铝含量介于５２％－５６％之间时，，合金组织为逡逑Ｙ相单相组织。ａ２和ｙ两相的晶体结构示意图如图１．２所示。其中Ｙ相的晶体结构为Ｌｌ0逡逑型，其晶格结构近似于面心立方结构。0１２相的晶体结构为００１９型，该结构为有序的六逡逑方结构，属于一种脆性相。逡逑３逡逑

示意图,晶体结构,相和,示意图

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【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG665

【参考文献】