CMT成型TC4-DT合金的组织及其形成机理的CET模型预测

发布时间：2024-05-10 21:49

　　采用冷金属过渡模式(Cold Metal Transfer, CMT)的同轴送丝电弧熔丝增材制造技术制备了TC4-DT钛合金直壁墙试块,对其高低倍组织及其形成机理进行了研究,使用3D-Rosenthal模型对其凝固过程进行了模拟计算。低倍组织表明,弧形热影响区为细等轴晶,堆积区底层为细柱状晶区,中层和顶层为等轴晶与短柱状晶的混合。这种组织,与电子束熔丝和旁轴送丝电弧熔丝的粗大柱状晶组织有明显的不同;堆积区的高倍组织以编织状的α相板条为主,在部分原始β晶界可见连续的晶界α相和集束状α相板条,且有热影响层界线,与电子束熔丝和旁轴送丝电弧熔丝的高倍组织接近。模拟计算的结果表明,熔池边界的最大温度梯度约为12652.6 K/cm,最大凝固速度约为1.5 cm/s,该凝固条件处于柱状晶-等轴晶转变(Columnar-Equiaxed Transformation, CET)模型中的混合组织区;根据计算结果,提高输入功率(P)和焊枪移动速度(V)可促进等轴晶的生成,当P>153 W、V>3.2 mm/s时可得到柱状晶与等轴晶混合的低倍组织,且晶粒尺寸随着V的增大呈减小的趋势。

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【部分图文】：

图6CMT成型TC4-DT的G-R图和低倍组织分区

根据Bontha等[30]提出的三维Rosenthal模型，无量纲化温度可表示为图7CMT打印三维模型的示意图

图7CMT打印三维模型的示意图

图6CMT成型TC4-DT的G-R图和低倍组织分区各无量纲化变量的定义为

图83D-Rosenthal模型的预测结果

图9给出了CMT电弧熔丝增材制造中采用控制变量法用3D-Rosenthal模型计算出的不同工艺参数对低倍组织的影响。由图9曲线(a)可见，电流电压的变化主要影响输入功率P。随着输入功率P的增加最大凝固速度没有变化，而最大温度梯度逐渐下降，低倍组织从完全柱状晶区逐渐向混合区过渡；功....

图2样品试块整体和局部的低倍组织

对图2b中热影响区和堆积区中不同层的4个选区进行金相组织观察，结果如图4所示。由图4a可见，热影响区为等轴状初生α相和β转变组织构成的双态组织，初生α相的含量随着高度的增加而逐渐减少。由图4b、4c和4d可见，堆积区主要为编织状组织，有晶界α相以及源于晶界α相的α集束。编织状组织....

本文编号：3969063