激光增材制造Ti6Al4V-Inconel718功能梯度材料的成分变化和微观结构演变

发布时间：2021-07-09 05:47

　　利用激光增材制造技术制备了Ti6Al4V/Inconel718功能梯度材料,研究了该梯度材料的成分及相组成、显微组织和显微硬度的变化。研究表明:沿组成梯度方向发生了一系列相变:α+β→β+Ti₂Ni+TiCr₂+Ti-Fe→β+TiNi+TiCr₂+Ti-Fe→γ+Laves,过渡层主要是由TiNi和Ti₂Ni以及Ti-Cr和Ti-Fe等二元相组成的混合体;沿材料底部至顶部微观组织发生了由魏氏α片层组织转变为等轴β晶组织,再由等轴β晶组织外延生长为细小树枝晶组织;显微硬度结果表明:硬度的增加主要与α相体积分数的减少,β相及Ti-Ni、Ti-Cr和Ti-Fe析出相的增加,以及固溶硬化和晶粒细化作用有关,本研究中最大值为8230 MPa。 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

激光增材制造FGM示意图

本研究通过激光增材制造技术（LAM），使用了5组不同含量的合金粉末分别制备出涂层，并进行了X射线衍射图谱分析，结果如图3所示。实验确定了沉积层中存在Ti Ni和Ti2Ni相。XRD分析结果表明5组不同含量涂层的相变为α+β→α+β+Ti2Ni→β+Ti Ni→γ+Laves。然而，Ti6Al4V与Inconel718粉末中的合金元素种类繁多，在激光沉积梯度涂层过程中，多种元素扩散熔入沉积层，各种元素相互反应可能生成各种金属间化合物，镍、铬、铁都是钛的β稳定元素，可以与钛发生共析反应，生成金属间化合物。根据Ti-Cr和Ti-Fe二元合金相图可知，Ti与Cr可生成Ti Cr2,Ti与Fe可生成Ti Fe2、Ti Fe等化合物，但XRD结果并没有显示出这几种相，后面通过SEM及TEM分析。2.2 Ti6Al4V/Inconel718梯度材料的微观组织结构

图4显示了从纯Ti6Al4V到纯Inconel718的组成梯度沿垂直于激光扫描方向的整体微观结构。结果表明，纯Ti6Al4V的沉积层中表现为粗大的柱状β晶生长，在沉积过程中，逐渐形成了沿堆积方向的优选晶体取向，其生长方向基本垂直于基底。沿组成梯度方向，各过渡层之间结合良好，组织由粗大的柱状晶转变为等轴晶再转变为树枝晶。随着Inconel718含量的增加，液相熔池中合金元素数量增多，溶质浓度升高，导致成分过冷，形核率增大，凝固过程中形成更细小的枝晶[11]。图4 Ti6Al4V/Inconel718沿梯度方向的整体宏观结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]功能梯度材料的研究现状及展望[J]. 李信,刘海昌,滕元成,鲁伟员.  材料导报. 2012(S1)
[2]梯度功能材料的研究现状与展望[J]. 郭成,朱维斗,金志浩.  稀有金属材料与工程. 1995(03)



本文编号：3273158