CMT增材制造TC4-DT合金组织均匀性与力学性能一致性研究

发布时间：2021-08-20 07:43

　　研究了采用多道搭接形式冷金属过渡（CMT）增材制造的TC4-DT合金试块不同区域的宏观、微观组织和晶体取向差异,及其对力学性能的影响。低倍组织观察表明,堆积试块底部由尺寸较小的柱状晶和等轴晶组成,随着沉积高度的增加,转变为粗大的等轴晶,层界线呈弧形并在搭接区交叠。堆积区高倍组织主要由编织状α板条组成,搭接线两侧为细编织状组织、粗大的α片层组织和粗编织状组织组成的混合组织。普通堆积区存在由{001}_β//Z丝织构转变形成的α转变织构。搭接区由于热传导的复杂性,还存在由{001}_β与Z方向呈22.5°～67.5°的丝织构转变而成的α转变织构。EBSD分析显示,搭接线处存在<0001>_α//X方向的强织构,使得搭接线处柱面滑移和基面滑移Schmid因子均比较小,阻碍位错滑移,结合Hall-Petch关系分析表明,原始β晶界和搭接线是影响力学性能一致性的主要因素,在2种因素的共同作用下,各区域的平均有效位错滑移程呈现以下关系:搭接区<普通堆积区底部<普通堆积区顶部,导致不同区域屈服强度具有以下关系:搭接区... 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(12)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：14 页

【部分图文】：

堆积路径示意图和试块示意图

图1 堆积路径示意图和试块示意图拉伸变形行为的研究选取如图2b所示的搭接区试样D，采用INSTRON 5582材料试验机拉伸至1%塑性变形后停止拉伸，分别选取如图2c所示搭接线和随机选取普通堆积区层带内的2个区域，采用LEXT OLS4000激光共聚焦显微镜对其进行观察，确定不同区域的变形程度；采用电子背散射衍射(EBSD)获取不同选区内的微观晶体取向信息，测试设备为带有EBSD探头的S-3400N SEM。最后采用HKL Channel 5数据处理软件处理EBSD数据，结合SEM照片对滑移系进行标定。

图6为堆积试块不同区域的X方向反极图(IPF-X)。可见，堆积试块不同区域的织构类型和强度存在明显的差异：搭接区主要在与<0001>方向偏离20°～70°处形成较强的集中取向，在<101ˉ0>方向附近也存在较强的集中取向；普通堆积区顶部区域主要在与<0001>方向呈45°和70°2个方向上形成较强的集中取向；普通堆积区底部区域主要在<0001>方向附近及45°方向处形成较强的织构。比较不同区域反极图中的极密度数值可见，普通堆积区底部区域的织构强度明显低于搭接区和普通堆积区顶部区域。图4 CMT成形TC4-DT合金试块普通堆积区高倍组织

【参考文献】：
期刊论文
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[2]TC4-DT钛合金锻件组织与拉伸性能研究[J]. 刘卫.  大型铸锻件. 2018(03)
[3]TC4-DT合金的高温流变特性及组织演变[J]. 洪权,韩栋,郭萍,雷文光,赵永庆.  热加工工艺. 2017(07)
[4]国外电弧增材制造技术的研究现状及展望[J]. 田彩兰,陈济轮,董鹏,何京文,王耀江.  航天制造技术. 2015(02)
[5]金属增材制造技术在航空领域的发展与应用[J]. 巩水利,锁红波,李怀学.  航空制造技术. 2013(13)
[6]CMT能量输入特点与熔滴过渡行为[J]. 张洪涛,冯吉才,胡乐亮.  材料科学与工艺. 2012(02)
[7]增材制造技术的发展[J]. 李涤尘,田小永,王永信,卢秉恒.  电加工与模具. 2012(S1)
[8]钛合金的应用现状及发展前景[J]. 李梁,孙健科,孟祥军.  钛工业进展. 2004(05)

博士论文
[1]电子束熔丝成形TC4合金的组织和拉伸力学行为研究[D]. 刘征.中国科学技术大学 2019
[2]电子束快速成形TC4钛合金显微组织及力学性能研究[D]. 锁红波.华中科技大学 2014

硕士论文
[1]TC4钛合金电弧熔丝沉积成形工艺研究[D]. 王斌.沈阳航空航天大学 2018
[2]超声冲击电弧增材制造钛合金零件的组织性能研究[D]. 何智.华中科技大学 2016



本文编号：3353104