再扫描对选区激光熔化成形TC4钛合金组织与性能的影响

发布时间：2021-03-03 05:18

　　通过选区激光熔化（SLM）设备制备了TC4（Ti-6Al-4V）合金制件,研究了再扫描激光功率对合金组织及性能的影响。利用光学显微镜对组织进行了分析,通过排水法、白光干涉仪及硬度计等对合金的密实度、缺陷尺寸及硬度进行了测量。结果发现,85 W激光功率的再扫描会使合金β相晶粒粗化,晶粒宽度最大可达150μm;随着再扫描功率进一步提高,晶粒宽度降低到120μm。再扫描会显著提升合金制件的密实度,经过145 W的再扫描,合金制件的密实度提高到99.6%。再扫描使合金缺陷开口宽度下降,平均宽度从25μm降低到7μm左右,但对缺陷深度影响不大。再扫描对合金孔隙率的降低使合金的硬度有所提高。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同再扫描激光功率下TC4合金制件金相试样

密实度检测采用阿基米德排水法，其计算如公式(1)所示，计算结果见表3。式中:θ为密实度;M为制件质量，kg;V1为水和TC4合金制件的总体积，m3;V0为水的体积，m3;ρ为TC4合金的标准密度，kg/m3。

通过白光干涉仪(RTEC-MFD-D型号)对图4红圈内的孔隙形貌进行观察，如图5所示，可以看出经过再扫描的制件孔隙尺寸明显小于未进行再扫描的制件。对每个样件选取5个缺陷样本对其开口宽度和深度进行测量结果如图6所示，经过再扫描孔隙开口宽度减小明显，未经过再扫描制件缺陷平均开口宽度在25μm左右，随着再扫描激光功率提高到145 W，缺陷开口宽度减小到7μm左右，而缺陷深度在这一过程中变化较小，说明再扫描对于制件缺陷的改善主要在于减小缺陷的开口大小，对于缺陷深度方向上的影响不是很大，从图6可以看出，随着再扫描的进行孔隙侧壁斜率逐渐降低，这是由于激光在扫描时对于制件表面的热影响较大，缺陷表面附近的金属在熔化后受熔池驱动力影响向缺陷区域流动从而填补了缺陷的表层，而激光对于缺陷的深层热效应要低于表层，因为开口缩小导致激光对于缺陷深层的能量输入不足，且激光作用于金属实体上时由于反射所损失的能量要高于作用于粉末上，缺陷深处并未形成有效的熔化填充现象，因此经过再扫描后缺陷开口宽度减小明显而深度方向却没有什么变化。合金制件缺陷尺寸方面的变化侧面映证了密实度变化的原因，随着缺陷开口宽度的减小，制件的密实度逐渐提高。图5 不同再扫描激光功率下TC4合金制件孔隙的白光形貌W

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3060688