摘 要:通過熱處理試驗、金相檢驗、掃描電鏡觀察、X射線衍射分析和硬度測試,分析了熱處理 溫度對選擇性激光熔化 TC4鈦合金板不同成形面的相組成、顯微組織和硬度的影響。結果表明: 隨熱處理溫度由750℃升高至950℃,選擇性激光熔化 TC4鈦合金板頂面和側面的針狀馬氏體α' 相不斷減少;當熱處理溫度為850 ℃時,針狀α'相完全轉變為α+β相,當熱處理溫度(950 ℃)超過 α相轉變溫度時,β相含量升高;鈦合金板頂面基本沒有柱狀β相,形成了等軸狀β相,其側面仍存 在柱狀β相;鈦合金板頂面和側面的硬度隨著溫度的升高呈先減小后增大的趨勢。
關鍵詞:選擇性激光熔化;TC4鈦合金;熱處理;顯微組織;硬度
中圖分類號:TG166.5 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2022)03-0001-05
Ti-6Al-4V 鈦合金又稱 TC4鈦合金,是典型的 α+β相鈦合金,具有高強度、低密度、高斷裂韌度、 優異的耐腐蝕性能和生物相容性[1-2],被廣泛用于航 空航天、船舶、汽車、能源、醫療、化工和生物醫藥等 行業[3]。選擇性激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技術作 為 一 種 典 型 的 基 于 計 算 機 輔 助 設 計(ComputerAidedDesign,CAD)模型制造零件的激 光增材制造技術,為一些制造企業提供了一系列市 場競爭優勢,包括無需模具和工具的近凈成形生產、 高的材料利用效率和水平靈活性[4-6]。SLM 技術中 的激光打印技術具有較高的溫度梯度和較快的冷卻 速率,是生產形狀復雜的 TC4鈦合金零件最有應用 前景的附加制造技術之一。采用 SLM 技術生產的 TC4鈦合金的典型組織為柱狀β晶粒、超細非平衡 亞穩馬氏體α'相和大量位錯,這種組織不同于常規 退火和鍛造后得到的等軸狀α相+晶間β相,超細 晶粒尺寸和大量位錯的存在使材料硬度和強度更 高,非平衡亞穩α'相對材料的延展性和抗疲勞性能 不利,所以其拉伸性能始終表現為高強度(抗拉強度 極限可達1320MPa [7])、低塑性(塑性應變為2%~ 7% [8-9])。采用 SLM 技術生產的成形件,其斷后伸 長率較低,且殘余應力較大[10-11],需對其進行熱處 理。通常各種形變熱處理不能改變或控制鈦合金的 顯微組織,而熱處理是改善鈦合金的顯微組織、提高 其力學性能的唯一途徑[12]。
