摘 要:通过热处理试验、金相检验、扫描电镜观察、X射线衍射分析和硬度测试,分析了热处理 温度对选择性激光熔化 TC4钛合金板不同成形面的相组成、显微组织和硬度的影响。结果表明: 随热处理温度由750℃升高至950℃,选择性激光熔化 TC4钛合金板顶面和侧面的针状马氏体α' 相不断减少;当热处理温度为850 ℃时,针状α'相完全转变为α+β相,当热处理温度(950 ℃)超过 α相转变温度时,β相含量升高;钛合金板顶面基本没有柱状β相,形成了等轴状β相,其侧面仍存 在柱状β相;钛合金板顶面和侧面的硬度随着温度的升高呈先减小后增大的趋势。
关键词:选择性激光熔化;TC4钛合金;热处理;显微组织;硬度
中图分类号:TG166.5 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2022)03-0001-05
Ti-6Al-4V 钛合金又称 TC4钛合金,是典型的 α+β相钛合金,具有高强度、低密度、高断裂韧度、 优异的耐腐蚀性能和生物相容性[1-2],被广泛用于航 空航天、船舶、汽车、能源、医疗、化工和生物医药等 行业[3]。选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技术作 为 一 种 典 型 的 基 于 计 算 机 辅 助 设 计(ComputerAidedDesign,CAD)模型制造零件的激 光增材制造技术,为一些制造企业提供了一系列市 场竞争优势,包括无需模具和工具的近净成形生产、 高的材料利用效率和水平灵活性[4-6]。SLM 技术中 的激光打印技术具有较高的温度梯度和较快的冷却 速率,是生产形状复杂的 TC4钛合金零件最有应用 前景的附加制造技术之一。采用 SLM 技术生产的 TC4钛合金的典型组织为柱状β晶粒、超细非平衡 亚稳马氏体α'相和大量位错,这种组织不同于常规 退火和锻造后得到的等轴状α相+晶间β相,超细 晶粒尺寸和大量位错的存在使材料硬度和强度更 高,非平衡亚稳α'相对材料的延展性和抗疲劳性能 不利,所以其拉伸性能始终表现为高强度(抗拉强度 极限可达1320MPa [7])、低塑性(塑性应变为2%~ 7% [8-9])。采用 SLM 技术生产的成形件,其断后伸 长率较低,且残余应力较大[10-11],需对其进行热处 理。通常各种形变热处理不能改变或控制钛合金的 显微组织,而热处理是改善钛合金的显微组织、提高 其力学性能的唯一途径[12]。
